代碼的編譯速度和代碼的質(zhì)量,可能與多種因素決定,今天給大家分享一下代碼編譯速度的問題。
硬件、編譯器造成的
使用好點(diǎn)的電腦無疑是一個(gè)操作上的最佳選擇,其次,對(duì)于編譯器也是可以編譯選項(xiàng)優(yōu)化的,例如在VS環(huán)境中,可以通過配置屬性來實(shí)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(dá)式
你覺得使用i++ ,i = i + 1,i += 1有區(qū)別嗎?我們來測(cè)試一下C代碼:
void asd() {} int main() { int i=0; i++; asd();//方便區(qū)分上下文 i=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//i=i+1; call _Z3asdv ; asd(void) add [rbp+i], 1//i+=1;
我們看到這個(gè)結(jié)果是一樣的,但是在更加復(fù)雜的表達(dá)式中就會(huì)多生成幾個(gè)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(dá)
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(shí)間一些,用一個(gè)demo來測(cè)試一下
auto time_start = std::now(); int iCount = 100000; double k ; for (int i = 0; i 《 1000000; i++) { tmp = iCount / 2; } std::duration《double》 time_spend = std::now() - time_start; double test1 = time_spend.count() * 1000; cout《《“test1 cost ”《《time_cost《《“ ms”《《endl; time_start = std::now() ; for (int i = 0; i 《 1000000; i++) { tmp = iCount * 0.5f; } time_spend = std::now() - time_start; test2 = time_spend.count() * 1000; cout《《“test2 cost ”《《time_cost《《“ ms”《《endl; time_start = std::now() ; for (int i = 0; i 《 1000000; i++) { tmp = iCount 》》1; } time_spend = std::now() - time_start; test3 = time_spend.count() * 1000; cout《《“test3 cost ”《《time_cost《《“ ms”《《endl;
我們輸出結(jié)果會(huì)發(fā)現(xiàn),移位和乘法比除法要省3-5倍時(shí)間,移位相對(duì)而言是最省時(shí)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(shí),我們要求編譯器將右側(cè)運(yùn)算對(duì)象拷貝到正在創(chuàng)建的對(duì)象中,如果需要的話還要進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換,會(huì)浪費(fèi)一定的資源時(shí)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(duì)象時(shí),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(shí)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(gè)臨時(shí)對(duì)象,然后用復(fù)制構(gòu)造函數(shù)將那個(gè)臨時(shí)對(duì)象復(fù)制到正在創(chuàng)建的對(duì)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(jí)別優(yōu)化上存在差異,然而,對(duì)于不支持復(fù)制的類型,或者使用非explicit構(gòu)造函數(shù)的時(shí)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(duì)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(shí)前面要加static關(guān)鍵字來標(biāo)識(shí),靜態(tài)局部變量所在的函數(shù)在多調(diào)用多次時(shí),只有第一次才經(jīng)歷變量定義和初始化;
當(dāng)一個(gè)文件或者數(shù)據(jù)反復(fù)使用時(shí),應(yīng)該存儲(chǔ)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(chǔ)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(huì)留在CPU的一級(jí)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(yùn)行速度的往往都是循環(huán)語句,我記得當(dāng)時(shí)在寫matlab的時(shí)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(duì)循環(huán)的理解能力會(huì)極大地降低。同時(shí),這樣程序的執(zhí)行效率也會(huì)很低。因此,如果代碼循環(huán)嵌套超過 3 層,建議重新設(shè)計(jì)循環(huán)或?qū)⒀h(huán)內(nèi)的代碼改寫成一個(gè)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(shí),執(zhí)行多余的判斷不僅會(huì)消耗系統(tǒng)的資源,而且會(huì)打斷循環(huán)“流水線”作業(yè),使得編譯器不能對(duì)循環(huán)進(jìn)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(shí)用技術(shù)是提高程序效率的利器,也是一個(gè)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(xiǎn)也增加了,而且使用父類指針指向子類對(duì)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(qiáng)制轉(zhuǎn)換。但是dynamic_cast是在運(yùn)行期間而非編譯期間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的,因此會(huì)會(huì)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(qiáng)行轉(zhuǎn)換
少用模板,因?yàn)槟0迨蔷幾g期技術(shù),大量采用模板也會(huì)增加編譯時(shí)間
在c++primer3中,有一句話:
在多個(gè)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(shí)間簡(jiǎn)單點(diǎn)說,對(duì)于一個(gè)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(shí)候都要把vector::size()編譯一遍。然后在鏈接的時(shí)候把重復(fù)的函數(shù)去掉,很顯然增加了編譯時(shí)間。模版函數(shù)需要在編譯的時(shí)候?qū)嵗痾hidao,所以呢,不把模版的實(shí)現(xiàn)代碼放到頭文件中的話(在頭文件中實(shí)例化),那么每個(gè)使用到這個(gè)模版的cpp的都要把這個(gè)模版重新實(shí)例化一遍,所以增加了編內(nèi)譯時(shí)間
編碼依賴性
聲明與實(shí)現(xiàn)分離,刪除不必要的#include
使用include時(shí),只需要include這個(gè)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(huì)創(chuàng)建新的對(duì)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(shí),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?a href="http://www.xsypw.cn/tags/pi/" target="_blank">PIMPL模式
很實(shí)用的一種基礎(chǔ)模式,通過一個(gè)私有的成員指針,將指針?biāo)赶虻念惖膬?nèi)部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行隱藏。將實(shí)現(xiàn)放到CPP里,主要作用在于編譯分離,其實(shí)是增加了編碼量以及初次編譯時(shí)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(huì)改變,文件c.h也不需要重編譯。
最后
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(xiàng)目時(shí),分布式編譯更優(yōu),往往能夠大幅度提升性能。
編譯速度有多種原因決定,可能有些適用當(dāng)下環(huán)境,也有些不適用。所以,需要結(jié)合自身情況,改進(jìn)編譯速度。
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原文標(biāo)題:分析C/C++代碼并提高程序的編譯速度
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