任何时候都适用的20个C++技巧 <9-11> 性能的提升

Nine to 11: Performance Enhancements

下面所列出的是三个相当简单但又不是很常见的技术，在不牺牲程序可读性、不修改程序设计的前提下，提高程序的性能。例如，程序员往往不太清楚，只是简单的对数据成员进行重新排序就可以大大减少它的大小。这种优化可以提高性能，如果应用程序使用到了这些对象的数组，效果尤其明显。此外，我们还将学习前缀和后缀操作符之间的差异；在重载操作符中，这是一个很重要的问题。最后，我们将学习一些消除临时对象的创建的方法。

技巧9：类成员对齐方式的优化

　　只需改变类成员的声明顺序就可以改变这个类的大小：

  
    

   
     
   
     struct
   
      A
{
 
   
     bool
   
      a;
 
   
     int
   
      b;
 
   
     bool
   
      c;
}; 
   
     /*
   
     sizeof (A) == 12
   
     */
  
    

　　在我的机器上，sizeof (A) 等于12。结果看起来非常的出乎意料，因为A的成员大小之和仅仅是6个字节，多余的6个字节来自何方呢？编译器在每个bool类型成员的后面插入了各插入三个填充字节，使得它四字节边界对齐。你可以按照下面的方式重新组织数据成员减少A的大小：

  
    

   
     
   
     struct
   
      B
{
 
   
     bool
   
      a;
 
   
     bool
   
      c;
 
   
     int
   
      b;
}; 
   
     //
   
      sizeof (B) == 8
  
    

　　这次编译器只是在成员c的后面插入两个填充字节。因为b占4字节，它自然就word边界对齐，而不需要额外的填充字节。

 

技巧10：明确前缀后缀操作符之间的差异

　　内置的++操作符可以放在操作数的两边：

  
    

   
     
   
     int
   
      n
   
     =
   
     0
   
     ;

   
     ++
   
     n; 
   
     /*
   
     前缀
   
     */
   
     
n
   
     ++
   
     ; 
   
     /*
   
     后缀
   
     */
  
    

　　你一定知道前缀操作符首先改变操作数，然后再使用它的值。比如：

  
    

   
     
   
     int
   
      n
   
     =
   
     0
   
     , m
   
     =
   
     0
   
     ;
n 
   
     =
   
      
   
     ++
   
     m; 
   
     /*
   
     first increment m, then assign its value to n
   
     */
   
     
cout 
   
     <<
   
      n 
   
     <<
   
      m; 
   
     /*
   
      display 1 1
   
     */
  
    

　　在这个例子中，在赋值之后，n等于1；因为它是在将m赋予n之前完成的自增操作。

  
    

   
     
   
     int
   
      n
   
     =
   
     0
   
     , m
   
     =
   
     0
   
     ;
n 
   
     =
   
      m
   
     ++
   
     ; 
   
     /*
   
     first assign m's value to n, then increment m
   
     */
   
     
cout 
   
     <<
   
      n 
   
     <<
   
      m; 
   
     /*
   
     display 0 1
   
     */
  
    

　　在这个例子中，赋值之后，n等于0；因为它是先将m赋予n，之后m再加1。

　　为了更好的理解前缀操作符和后缀操作符之间的区别，我们可以查看这些操作的反汇编代码。即使你不了解汇编语言，你也可以很清楚地看到二者之间的区别，注意inc指令出现的位置：

  
    

   
     
   
     /*disassembly of the 
   
     expression:
   
      m=n++
   
     ;
   
     */
   
     

   
     mov
   
      ecx, [ebp-0x04] /*store n
   
     '
   
     s value in ecx register*/
mov [ebp-0x08], ecx /*assign value in ecx to m*/
inc dword ptr [ebp-0x04] /*increment n*/



/*disassembly of the expression: m=++n;*/
inc dword ptr [ebp-0x04] /*increment n;*/
mov eax, [ebp-0x04] /*store n
   
     '
   
     s value 
   
     in
   
      eax register*/

   
     mov
   
      [ebp-0x08], eax /*assign value 
   
     in
   
      eax to m*/
  
    

 

注：前缀操作符、后缀操作符与性能之间的联系是什么？原文作者没有说明。所以有了亚历山大同志 的疑问。在此做一下说明：当应用内置类型的操作时，前缀和后缀操作符的性能区别通常可以忽略。然而，对于用户自定义类型，后缀操作符的效率要低于前缀操作符，这是因为在运行操作符之间编译器需要建立一个临时的对象
 

技巧11：尽量消除临时对象

　　在一些情况下，C++会“背着你”创建一些临时对象。一个临时对象的开销可能很大，因为它的构造和析构函数肯定会被调用。但是，在大多数情况下，您可以防止临时对象的创建。在下面的例子，一个临时对象被创建：

  
    

   
     
   
     Complex x, y, z;
x
   
     =
   
     y
   
     +
   
     z; 
   
     /*
   
      temporary created 
   
     */
  
    

　　表达式y+z;将会导致一个Complex类型的临时对象的产生，这个临时对象保存着相加的结果。之后，这个临时对象被赋予x，随后销毁。临时对象的生成可以用两种方式加以避免：

  
    

   
     
   
     Complex y,z;
Complex x
   
     =
   
     y
   
     +
   
     z; 
   
     /*
   
      initialization instead of assignment 
   
     */
  
    

　　在上面的例子中，y和z相加的结果直接用于对象x的构造，所以就避免了起中介作用的临时对象。或者你可以用+=代替+，同样可以达到相同的效果：

  
    

   
     
   
     /*
   
      instead of x = y+z; 
   
     */
   
     
x
   
     =
   
     y; 
x
   
     +=
   
     z;
  
    

　　虽然采用+=的这个版本不太优雅，它只有两个成员函数调用：赋值操作和+=操作。相较而言，使用+操作符则产生三次成员函数调用：临时对象的构造、对于x的拷贝构造，以及临时对象的析构！

  

// 续 任何时候都适用的20个C++技巧 <12-13>  Object-oriented Design 

作者: 凌云健笔

出处：http://www.cnblogs.com/lijian2010/

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