代码优化

优化追求

• 优化主要是内存使用与执行速度的双优化。

• 需根据硬件条件、输入作用域、精度、优化的时间和精力消耗、代码可读性、程序复杂度等全面评估。

优化总思路

方法：

• 找出程序中执行缓慢或占用内存较大的地方进行优化——程序内部循环重复调用、调用第三方库最该被优化；

途径：

• 经验查找；

• Visual C++ 内置的性能工具 profiler 来找出程序中消耗最多内存的地方；

• 英特尔的 Vtune，它也能很好的检测出程序中运行最慢的部分；

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整形数

• 尽量使用整形代替浮点型（避免浮点运行单元或浮点库的调用），如浮点型只需两位小数，可以乘100变成int;

• 尽量使用unsigned int,如果符号已知；

浮点数

• 尝试定点数代替浮点数；

• 浮点数尽量用float代替double;

先验函数

如 sin、exp、sqrt 和 log 是通过一系列的乘法和加法实现的（使用了精度扩展）。这些操作比通常的乘法至少慢十倍。

• 泰勒级数展开;

• 多项函数近似：

除法和取余

• 除法尽量换成乘法；

• 除法或取余可以循环减代替；

• 用移位代替除法（除数是2的幂次）；

• 多个除法时，合并除法；

• 查表(更快，更能节省存储空间)或近似替代代替除法；

• 使用常量将除法转换为乘法，如x=x/3.0 可以替换为x=x*(1.0/3.0);

• 判断句中除法换成逻辑关系和乘法比较形式；

• 尽量使除数和被除数是无符号的整数（除法效率：整形>浮点型；无符号>有符号）；

变量生命周期

由于处理器中寄存器是固定长度的，程序中数字型变量在寄存器中的存储是有一定限制的。

• 限定变量的使用数量：将较大的函数拆分为小而简单的函数也会达到很好的效果；

• 对经常使用到的变量采用寄存器存储。

局部变量

• 尽可能的不使用 char 和 short 类型的局部变量，使用int或unsigned int代替（避免编译器赋值时两次的移位操作）

指针

• 尽可能的使用引用或指针的方式传递结构数据，否则传递的数据会被拷贝到栈中，从而降低程序的性能；

• 确定不改变数据结构的值时，设置为const pointer;

• 尽量避免重复的指针链，如缓存指针链为局部变量：Point3 *pos = p->pos;

布尔表达式判断范围

• x>min && x可以转换为 (unsigned)(x-min)<(max-min)(如为负，换成无符号就肯定符合)；

• 尽量使用与0判断的形式，优化C编译器内部的比较指令；

条件语句

• 如果可以，用switch语句代替if-else语句，避免最后条件满足时else前面条件都运行；

• if条件内如果是&&或||,则应将容易判断的条件放在前面，这样后面条件有时可以避免判断；

• switch-case中case过多时，可以使用数组、映射等方法优化；

循环

• 使用计数到零的循环（递减形式到0，用0做判断）和简单的循环终止条件；

• 如果可以，合并循环；

• 循环中，总是调用函数，则将循环纳入到函数（调用函数时总是会有一定的性能消耗）；

• 展开循环

  • 循环迭代次数只有几次，那么可以完全，以便消除循坏带来的负担；

  • 大的循环可以分解间断着展开，然后大步循环，减小循环次数；

  • 尽早的断开循环，增加break环节；

函数设计

• 尽量保证函数使用少于四个参数。这样就不会使用栈来存储参数值；

• 将参数放入一个结构体并通过指针传入函数，这样可以减少参数的数量并提高可读性；

• 减少全局变量的使用，使用 static 修饰变量为文件内访问；

• 尽量使用整形兼容类型（char，shorts，ints 和 floats 都占用一个字）；

• 多使用叶子函数（内部不调用其他函数的函数），消耗小，高效；

  • 避免调用其他函数：包括那些转而调用 C 库的函数（比如除法或者浮点操作函数）；

  • 简短的函数使用__inline 修饰（调用处直接替换为函数体。代码调用函数更快，但增加代码的大小，特别在函数本身比较大而且经常调用的情况下）；

  • 使用 #define 宏取代常用的小函数；

• 不使用递归(需要太多的函数调用);

• 一维数组比多维数组更快;

• 加法操作比乘法快,乘法比除法快；

• 如果你的库支持 mallopt () 函数（用于控制 malloc），尽量使用它。MAXFAST 的设置，对于调用很多次 malloc 工作的函数由很大的性能提升；

• 将编译器优化选项打开！！！

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参考文献

代码优化－之－优化除法

三角函数逼近快速算法(正余弦)

C 语言高效编程与代码优化