Двумерные массивы в C# обычно работают немного быстрее одномерных массивов, когда их обработка происходит одновременно по горизонтальной и вертикальной оси. Существует несколько основных причин, почему это происходит.
1. Локальность ссылки на память: Многие алгоритмы манипулируют элементами массива с помощью вложенных циклов, обращаясь к элементам как по горизонтали, так и по вертикали. При использовании двумерного массива доступ к элементам происходит последовательно в памяти, что позволяет использовать кеш-память CPU более эффективно. Кэширование данных при доступе к памяти является свойством современных процессоров для оптимизации работы с данными. Он улучшает производительность, так как минимизирует задержку при доступе к памяти, за счет хранения более близких к процессору данных в кеше.
2. Оптимизации компилятора: Компилятор C# обычно проводит ряд оптимизаций для работы с двумерными массивами. Например, компилятор может переставлять или уплотнять циклы обработки элементов массива, чтобы уменьшить количествово промежуточных операций загрузки и сохранения значений, что уменьшает количество доступов к памяти и, соответственно, ускоряет работу.
3. Специализированные инструкции процессора: Современные процессоры имеют специализированные инструкции для работы с массивами, включая двумерные. Эти инструкции могут выполняться более эффективно, чем общие инструкции обработки данных, что приводит к ускорению работы с двумерными массивами.
Однако стоит отметить, что разница в производительности между двумерными и одномерными массивами в большинстве случаев будет незначительной и может зависеть от конкретной реализации алгоритма и характеристик данного компьютера или операционной системы. В большинстве простых сценариев использования разница будет незаметной или незначительной, и выбор между двумерными и одномерными массивами следует сделать на основе других факторов, таких как ясность кода и удобство использования.