怎么分析和提高C/C++程序的編譯速度

這篇文章主要講解了“怎么分析和提高C/C++程序的編譯速度”，文中的講解內(nèi)容簡單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“怎么分析和提高C/C++程序的編譯速度”吧！

硬件、編譯器造成的

使用好點(diǎn)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(dá)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(dá)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(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(yùn)算對象拷貝到正在創(chuàng)建的對象中，如果需要的話還要進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換，會浪費(fèi)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(biāo)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(yùn)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(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(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(qiáng)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(diǎn)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?biāo)赶虻念惖膬?nèi)部實現(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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。

感謝各位的閱讀，以上就是“怎么分析和提高C/C++程序的編譯速度”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對怎么分析和提高C/C++程序的編譯速度這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！