如何优化程序性能

    这篇笔记主要是摘抄了具体的代码示例，从代码中体会如何优化程序的性能，《深刻理解计算机系统》已经看了近三分之二了，越看愈加现本身懂得太少太少了，正在题图中的绝望之谷徘徊（我自认为是这样），至少比在愚昧山峰左边的山脚徘徊要好不少。

    咱们的编译器已经提供了很好的优化机制，可是还有不少细节编译器优化不到，或者说没胆量去优化，由于有一些激进的优化颇有可能会违背程序员的初心。

// 第一种
void twiddle1(long *xp, long *yp){
    *xp += *yp;
    *xp += *yp;
}

// 第二种
void twiddle2(long *xp, long *yp){
    *xp += 2* *yp;
}
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    例如上面的程序，看到第一种写法，咱们可能很容易的就想到第二种写法，可是编译器却不会把它变成这种写法。乍看它们没什么区别，咱们来分析一下内存引用。第一种须要 3 次内存引用，即读\*xp、读\*yp、写\*xp；而第二种却须要 6 次内存引用，即2 次读\*xp、2 次读\*yp、2 次写\*xp。因此第一种的性能要比第二种好。

    那编译器看到第一种为何就想不到第二种写法呢？这不是很简单的规则吗？实际上上面的程序存在xp = yp的状况，即两个指针指向同一个内存位置。

// 第一种
*xp += *yp; // xp 处存放的值乘以 2
*xp += *yp; // xp 处存放的值乘以 2

// 第二种
*xp += 2* *yp; // xp 处存放的值乘以 3
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    能够看到，当它们都指向同一块内存时，第一种写法会让原来的值增长 4 倍，而第二种写法会让原来的值增长 3 倍，产生了不一样的效果，而编译器会当这种状况可能出现，因此编译器并不会帮咱们优化第一种代码，这须要程序员本身去维护。

消除循环的低效率

    相信不少人都写过下面相似的代码，貌似没有什么能够优化的，写的挺好。

void lower1(char *s){
    long i;
    for(i = 0; i < strlen(s); i++){
        if(s[i] >= 'A' && s[i] <= 'Z'){
            s[i] -= ('A' - 'a');
        }
    }
}
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    仔细看，会发现每次循环都会去调用strlen()函数，而这个函数明显是要拖累性能的，实际上咱们只须要计算一次长度就能够了，如今却每次循环都须要去计算一次长度，因此能够将计算移到前面只计算一次的地方。

void lower2(char *s){
    long i;
    long len = strlen(s);
    for(i = 0; i < len; i++){
        if(s[i] >= 'A' && s[i] <= 'Z'){
            s[i] -= ('A' - 'a');
        }
    }
}
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    编译器虽然会试着去进行代码的移动，可是最终仍是没有优化，是由于改变在哪里调用函数或者调用多少次函数的变换，编译器并不能比较可靠的发现一个函数是否有反作用，好比下面的状况。

long f();

long func1(){
    return f() + f() + f() + f();
}

long func2(){
    return 4*f();
}
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    这段代码和开篇提到的代码在形式上很像，可能你会说：它们不会指到同一块内存了呀，编译器这也不去优化吗？考虑一下f()是下面的形式。

long count = 0;

long f(){
    return count++;
}
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    是否是一下就发现问题了，func1()调用 4 次f()，而func2()只调用 1 次f()，它们最终的结果毫不是简单的 4 倍关系。

编写适合条件传送实现的代码

    若是编译器可以产生使用条件数据传送而不是条件控制转移的代码，那么就能够大大的提升程序的性能，关于条件数据传送和条件控制转移在旧文顺序、条件、循环语句的底层解释中描述的已经很明确了。好比下面的第一种写法就比第二种要好。

// 第一种
void minmax1(long a[], long b[], long n){
    long i;
    for(i = 0; i < n; i++){
        if(a[i] > b[i]){
            long t = a[i];
            a[i] = b[i];
            b[i] = t;
        }
    }
}

// 第二种
void minmax2(long a[], long b[], long n){
    long i;
    for(i = 0; i < n; i++){
        long min = a[i] < b[i] ? a[i] : b[i];
        long max = a[i] < b[i] ? b[i] : a[i];
        a[i] = min;
        b[i] = max;
    }
}
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    暂时就写这几个吧，还有个消除没必要要的内存引用，由于它的性能问题不能从代码中直接看出来，就不放出来了，工做中尽本身所能写出优雅的代码。

    题图来自于一位不知名网友，侵权还请联系删除。