[[327635]]

當(dāng)我們遇到這樣情況的時候，是不是不知所措呢？怎么防止遇到這樣的情況呢，我們來分析一下程序加速的一些方法。

硬件、編譯器造成的

使用好點的電腦無疑是一個操作上的最佳選擇，其次，對于編譯器也是可以編譯選項優(yōu)化的，例如在VS環(huán)境中，可以通過配置屬性來實現(xiàn)，具體步驟如下，大家可以參考：https://blog.csdn.net/yizhou2010/article/details/52635288

代碼編寫風(fēng)格

多使用自加、自減指令和復(fù)合賦值表達式

你覺得使用i++ ,i = i + 1,i += 1有區(qū)別嗎？我們來測試一下C代碼： 

void asd() {}  
int main() {  
    int i=0;  
    i++;  
    asd();　　//方便區(qū)分上下文  
    ii=i+1;  
    asd();  
    i+=1;  
    return 0;  
} 

反匯編： 

mov     [rbp+i], 0　　　　//i的初始化  
add     [rbp+i], 1　　　　//i++;  
call    _Z3asdv         ; asd(void)  
add     [rbp+i], 1　　　　//ii=i+1;  
call    _Z3asdv         ; asd(void)  
add     [rbp+i], 1　　　　//i+=1; 

我們看到這個結(jié)果是一樣的，但是在更加復(fù)雜的表達式中就會多生成幾個指令了，而且用 i += 1 的，總是比寫 i = i + 1的要稍微那么好看些。

除法換成乘法或者移位來表達

除法就是由乘法的過程逆推來的，依次減掉（如果x夠減的）y^(2^31),y^(2^30),...y^8,y^4,y^2,y^1。減掉相應(yīng)數(shù)量的y就在結(jié)果加上相應(yīng)的數(shù)量，一般來說，更耗時間一些，用一個demo來測試一下 

auto time_start = std::chrono::system_clock::now();  
int iCount = 100000;  
double k ;  
for (int i = 0; i < 1000000; i++)  
{  
     tmp = iCount / 2;  
}  
std::chrono::duration<double> time_spend = std::chrono::system_clock::now() - time_start;  
double test1 = time_spend.count() * 1000;  
cout<<"test1 cost "<<time_cost<<" ms"<<endl;  
time_start = std::chrono::system_clock::now() ;  
for (int i = 0; i < 1000000; i++)  
{  
     tmp = iCount * 0.5f;  
} 
time_spend = std::chrono::system_clock::now() - time_start;  
test2 = time_spend.count() * 1000;  
cout<<"test2 cost "<<time_cost<<" ms"<<endl;  
time_start = std::chrono::system_clock::now() ;  
for (int i = 0; i < 1000000; i++)  
{  
     tmp = iCount >>1;  
}  
time_spend = std::chrono::system_clock::now() - time_start;  
test3 = time_spend.count() * 1000;  
cout<<"test3 cost "<<time_cost<<" ms"<<endl; 

我們輸出結(jié)果會發(fā)現(xiàn)，移位和乘法比除法要省3-5倍時間,移位相對而言是最省時間的。

多用直接初始化，少用拷貝初始化 

string s1 = "hiya";    // 拷貝初始化  
string s2("hello");    // 直接初始化  
string s3(10, 'c');    // 直接初始化 

當(dāng)我們使用拷貝初始化時，我們要求編譯器將右側(cè)運算對象拷貝到正在創(chuàng)建的對象中，如果需要的話還要進行類型轉(zhuǎn)換，會浪費一定的資源時間，而直接初始化是要求編譯器使用普通的函數(shù)匹配來選擇與我們提供的參數(shù)最匹配的構(gòu)造函數(shù)和拷貝構(gòu)造函數(shù)。

我們來看看Primer中怎么說的

當(dāng)用于類類型對象時，初始化的復(fù)制形式和直接形式有所不同：直接初始化直接調(diào)用與實參匹配的構(gòu)造函數(shù)，復(fù)制初始化總是調(diào)用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)。復(fù)制初始化首先使用指定構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建一個臨時對象，然后用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)將那個臨時對象復(fù)制到正在創(chuàng)建的對象”

還有一段說到：

通常直接初始化和復(fù)制初始化僅在低級別優(yōu)化上存在差異，然而，對于不支持復(fù)制的類型，或者使用非explicit構(gòu)造函數(shù)的時候，它們有本質(zhì)區(qū)別：   

ifstream file1("filename")://ok:direct initialization  
ifstream file2 = "filename";//error:copy constructor is private 

局部變量、靜態(tài)局部變量、全局變量與靜態(tài)全局變量

•  局部變量是存在于堆棧中的，對其空間的分配僅僅是修改一次esp寄存器的內(nèi)容即可；
•  靜態(tài)局部變量是定義在函數(shù)內(nèi)部的，靜態(tài)局部變量定義時前面要加static關(guān)鍵字來標識，靜態(tài)局部變量所在的函數(shù)在多調(diào)用多次時，只有第一次才經(jīng)歷變量定義和初始化；
•  當(dāng)一個文件或者數(shù)據(jù)反復(fù)使用時，應(yīng)該存儲在全局變量中，避免重復(fù)加載使用；
•  靜態(tài)全局變量是靜態(tài)存儲方式，靜態(tài)全局變量則限制了其作用域，即只在定義該變量的源文件內(nèi)有效，在同一源程序的其它源文件中不能使用它。

靜態(tài)變量是低效的，當(dāng)一塊數(shù)據(jù)被反復(fù)讀寫，其數(shù)據(jù)會留在CPU的一級緩存（Cache）中

代碼冗余度

避免大的循環(huán)，循環(huán)中避免判斷語句

在寫程序過程中，最影響代碼運行速度的往往都是循環(huán)語句，我記得當(dāng)時在寫matlab的時候，處理大數(shù)據(jù)，都是禁止用循環(huán)的，特別是多層嵌套的循環(huán)語句。

其次，盡量將循環(huán)嵌套控制在 3 層以內(nèi)，有研究數(shù)據(jù)表明，當(dāng)循環(huán)嵌套超過 3 層，程序員對循環(huán)的理解能力會極大地降低。同時，這樣程序的執(zhí)行效率也會很低。因此，如果代碼循環(huán)嵌套超過 3 層，建議重新設(shè)計循環(huán)或?qū)⒀h(huán)內(nèi)的代碼改寫成一個子函數(shù)。 

for (i=0;i<100;i++)  
{  
    for (j=0;j<5;j++)  
    {  
       for (j=0;j<5;j++)  
        {  
            /*處理代碼*/  
        }  
    }  
} 

多重 for 循環(huán)中，如果有可能，應(yīng)當(dāng)盡量將最長的循環(huán)放在最內(nèi)層，最短的循環(huán)放在最外層，以減少 CPU 跨切循環(huán)層的次數(shù) 

for (i=0;i<100;i++)  
{  
    for (j=0;j<5;j++)  
    {  
            /*處理代碼*/  
    }  
} 

改為： 

for (j=0;j<5;j++)  
{  
    for (i=0;i<100;i++)  
    {  
            /*處理代碼*/  
    }  
} 

邏輯判斷不要在循環(huán)中使用，當(dāng) for 循環(huán)的次數(shù)很大時，執(zhí)行多余的判斷不僅會消耗系統(tǒng)的資源，而且會打斷循環(huán)“流水線”作業(yè)，使得編譯器不能對循環(huán)進行優(yōu)化處理，降低程序的執(zhí)行效率 

if (condition)  
{  
    for (i = 0;i < n;i++)  
    {  
        /*處理代碼*/  
    }  
}  
else  
{  
    for (i = 0;i < n;i++)  
    {  
        /*處理代碼*/  
    }  
} 

盡量避免遞歸，遞歸就是不停的調(diào)用自身，所以非常消耗資源，甚至造成堆棧溢出和程序崩潰等等問題！ 

int Func(int n)  
{  
if(n < 2)  
return 1;  
else  
return n*Func(n-1);  
} 

因此，掌握循環(huán)優(yōu)化的各種實用技術(shù)是提高程序效率的利器，也是一個高水平程序必須具備的基本功。

盡量不使用繼承和多重繼承

多重繼承增加了類的繼承層次的復(fù)雜性，調(diào)試難度增加當(dāng)然風(fēng)險也增加了，而且使用父類指針指向子類對象變成了一件復(fù)雜的事情，得用到C++中提供的dynamic_cast來執(zhí)行強制轉(zhuǎn)換。但是dynamic_cast是在運行期間而非編譯期間進行轉(zhuǎn)換的，因此會會帶來一些輕微的性能損失，建議類型轉(zhuǎn)換盡量采用c++內(nèi)置的類型轉(zhuǎn)換函數(shù)，而不要強行轉(zhuǎn)換

少用模板，因為模板是編譯期技術(shù)，大量采用模板也會增加編譯時間

在c++primer3中，有一句話：

在多個文件之間編譯相同的函數(shù)模板定義增加了不必要的編譯時間簡單點說，對于一個zhidaovector的函數(shù)，比如size()，如果在不同的cpp中出現(xiàn)，在這些文件編譯的時候都要把vector::size()編譯一遍。然后在鏈接的時候把重復(fù)的函數(shù)去掉,很顯然增加了編譯時間。模版函數(shù)需要在編譯的時候?qū)嵗痾hidao,所以呢,不把模版的實現(xiàn)代碼放到頭文件中的話(在頭文件中實例化),那么每個使用到這個模版的cpp的都要把這個模版重新實例化一遍,所以增加了編內(nèi)譯時間

編碼依賴性

聲明與實現(xiàn)分離，刪除不必要的#include

•  使用include時，只需要include這個接口頭文件就好
•  并不是所有的文件都需要包含頭文件 iostream，定義了輸出函數(shù)引用就好
•  ostream頭文件也不要，替換為 iosfwd, 為什么，參數(shù)和返回類型只要前向聲明(forward declared )就可以編譯通過

盡量減少參數(shù)傳遞，多用引用來傳遞參數(shù)。 

bool func1(string s1,  string s2)  
bool func2(string *s1, string *s2)  
bool func3(string &s1, string &s2) 

指針和引用都不會創(chuàng)建新的對象，函數(shù)func2和func3不需要調(diào)用析構(gòu)和構(gòu)造函數(shù)，函數(shù)func1使用值傳遞在參數(shù)傳遞和函數(shù)返回時，需要調(diào)用string的構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)兩次。

適當(dāng)?shù)牟捎肞IMPL模式

很實用的一種基礎(chǔ)模式，通過一個私有的成員指針，將指針所指向的類的內(nèi)部實現(xiàn)數(shù)據(jù)進行隱藏。將實現(xiàn)放到CPP里，主要作用在于編譯分離，其實是增加了編碼量以及初次編譯時長，增量編譯才體現(xiàn)作用。例如：指針的大小為（64位）或32（8位），X發(fā)生變化，指針大小卻不會改變，文件c.h也不需要重編譯。

未完待續(xù)

方法還有很多，比如使用多線程，多任務(wù)并行編譯，分布式編譯，預(yù)編譯等等，另外，在編譯大型項目時，分布式編譯更優(yōu)，往往能夠大幅度提升性能。