C++ 代码优化

本文仅仅记录一部分常用的C++代码优化技巧：

1.首先，要对release version进行性能测试和优化。对debug version进行测试没有任何意义。

2.对局部变量在使用之前再对其进行声明和初始化，这样既可以防止该变量的值被其他代码改变，并且通过初始化而不是赋值可以提高效率。

3.使用初始化列表来初始化自定义对象。

4.在可能的情况下，用prefix代替postfix。

5.尽量使用内敛函数，但不要滥用，如果，函数超过10行或包含循环就不能内敛。

6.重新组织结构，优化内存。

7.把频繁调用的代码转为汇编。

8.为了让编译器产生更好的代码，必须确定浮点型变量和表达式是float型的，要特别注意的是要以F或f为后缀。否则默认为double型的。

9.使用32位的数据类型：int ,signed,signed int,unsigned,unsigned int,long,signed long,long int,signed long int,unsigned long,unsigned long int.

10.无符号类型用于，除法和余数、循环计数、数组下标；

     有符号类型用于，整型到浮点的转化；

11.如果要用到无限循环，for(;;)要比while(1)的效率要高；

12.访问数组数据的时候用索引要比指针要效率高；

13.充分分解小的循环；

14.switch的用法，尽量按照case的值可能发生的顺序进行排序，并尽量使用小的连续的整数。

15.尽量使用const，而不是#define。

16.提升循环性能，把不随循环变化的计算，比如一些if语句提到for循环的外面。

17.如果一个函数在实现它的文件外未被使用的话，把它声明为static以强制使用内部连接。

 

 

 

下面把结构对齐的一些知识简单的回顾一下：

 (1)总结一

你会用sizeof吗？（vc篇）
 
 
  
本文主要包括二个部分，第一部分重点介绍在VC中，怎么样采用sizeof来求结构的大小，以及容易出现的问题，并给出解决问题的方法，第二部分总结出VC中sizeof的主要用法。

1、 sizeof应用在结构上的情况

请看下面的结构：

struct MyStruct

{

double dda1;

char dda;

int type

};

对结构MyStruct采用sizeof会出现什么结果呢？sizeof(MyStruct)为多少呢？也许你会这样求：

sizeof(MyStruct)=sizeof(double)+sizeof(char)+sizeof(int)=13

但是当在VC中测试上面结构的大小时，你会发现sizeof(MyStruct)为16。你知道为什么在VC中会得出这样一个结果吗？

其实，这是VC对变量存储的一个特殊处理。为了提高CPU的存储速度，VC对一些变量的起始地址做了“对齐”处理。在默认情况下，VC规定各成员变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量必须为该变量的类型所占用的字节数的倍数。下面列出常用类型的对齐方式(vc6.0,32位系统)。

类型
对齐方式（变量存放的起始地址相对于结构的起始地址的偏移量）

Char
偏移量必须为sizeof(char)即1的倍数

int
偏移量必须为sizeof(int)即4的倍数

float
偏移量必须为sizeof(float)即4的倍数

double
偏移量必须为sizeof(double)即8的倍数

Short
偏移量必须为sizeof(short)即2的倍数

 

各成员变量在存放的时候根据在结构中出现的顺序依次申请空间，同时按照上面的对齐方式调整位置，空缺的字节VC会自动填充。同时VC为了确保结构的大小为结构的字节边界数（即该结构中占用最大空间的类型所占用的字节数）的倍数，所以在为最后一个成员变量申请空间后，还会根据需要自动填充空缺的字节。

下面用前面的例子来说明VC到底怎么样来存放结构的。

struct MyStruct

{

double dda1;

char dda;

int type

}；

为上面的结构分配空间的时候，VC根据成员变量出现的顺序和对齐方式，先为第一个成员dda1分配空间，其起始地址跟结构的起始地址相同（刚好偏移量0刚好为sizeof(double)的倍数），该成员变量占用sizeof(double)=8个字节；接下来为第二个成员dda分配空间，这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为8，是sizeof(char)的倍数，所以把dda存放在偏移量为8的地方满足对齐方式，该成员变量占用sizeof(char)=1个字节；接下来为第三个成员type分配空间，这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为9，不是sizeof(int)=4的倍数，为了满足对齐方式对偏移量的约束问题，VC自动填充3个字节（这三个字节没有放什么东西），这时下一个可以分配的地址对于结构的起始地址的偏移量为12，刚好是sizeof(int)=4的倍数，所以把type存放在偏移量为12的地方，该成员变量占用sizeof(int)=4个字节；这时整个结构的成员变量已经都分配了空间，总的占用的空间大小为：8+1+3+4=16，刚好为结构的字节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof(double)=8）的倍数，所以没有空缺的字节需要填充。所以整个结构的大小为：sizeof(MyStruct)=8+1+3+4=16，其中有3个字节是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西。

下面再举个例子，交换一下上面的MyStruct的成员变量的位置，使它变成下面的情况：

struct MyStruct

{

char dda;

double dda1;

int type

}；

这个结构占用的空间为多大呢？在VC6.0环境下，可以得到sizeof(MyStruc)为24。结合上面提到的分配空间的一些原则，分析下VC怎么样为上面的结构分配空间的。（简单说明）

struct MyStruct

{

char dda;//偏移量为0，满足对齐方式，dda占用1个字节；

double dda1;//下一个可用的地址的偏移量为1，不是sizeof(double)=8

//的倍数，需要补足7个字节才能使偏移量变为8（满足对齐

//方式），因此VC自动填充7个字节，dda1存放在偏移量为8

//的地址上，它占用8个字节。

int type；//下一个可用的地址的偏移量为16，是sizeof(int)=4的倍

//数，满足int的对齐方式，所以不需要VC自动填充，type存

//放在偏移量为16的地址上，它占用4个字节。

}；//所有成员变量都分配了空间，空间总的大小为1+7+8+4=20，不是结构

//的节边界数（即结构中占用最大空间的类型所占用的字节数sizeof

//(double)=8）的倍数，所以需要填充4个字节，以满足结构的大小为

//sizeof(double)=8的倍数。

 

所以该结构总的大小为：sizeof(MyStruc)为1+7+8+4+4=24。其中总的有7+4=11个字节是VC自动填充的，没有放任何有意义的东西。

 

VC对结构的存储的特殊处理确实提高CPU存储变量的速度，但是有时候也带来了一些麻烦，我们也屏蔽掉变量默认的对齐方式，自己可以设定变量的对齐方式。

VC中提供了#pragma pack(n)来设定变量以n字节对齐方式。n字节对齐就是说变量存放的起始地址的偏移量有两种情况：第一、如果n大于等于该变量所占用的字节数，那么偏移量必须满足默认的对齐方式，第二、如果n小于该变量的类型所占用的字节数，那么偏移量为n的倍数，不用满足默认的对齐方式。结构的总大小也有个约束条件，分下面两种情况：如果n大于所有成员变量类型所占用的字节数，那么结构的总大小必须为占用空间最大的变量占用的空间数的倍数；

否则必须为n的倍数。下面举例说明其用法。

#pragma pack(push) //保存对齐状态

#pragma pack(4)//设定为4字节对齐

struct test

{

char m1;

double m4;

int m3;

};

#pragma pack(pop)//恢复对齐状态

以上结构的大小为16，下面分析其存储情况，首先为m1分配空间，其偏移量为0，满足我们自己设定的对齐方式（4字节对齐），m1占用1个字节。接着开始为m4分配空间，这时其偏移量为1，需要补足3个字节，这样使偏移量满足为n=4的倍数（因为sizeof(double)大于n）,m4占用8个字节。接着为m3分配空间，这时其偏移量为12，满足为4的倍数，m3占用4个字节。这时已经为所有成员变量分配了空间，共分配了16个字节，满足为n的倍数。如果把上面的#pragma pack(4)改为#pragma pack(16)，那么我们可以得到结构的大小为24。（请读者自己分析）

2、 sizeof用法总结

在VC中，sizeof有着许多的用法，而且很容易引起一些错误。下面根据sizeof后面的参数对sizeof的用法做个总结。

A． 参数为数据类型或者为一般变量。例如sizeof(int),sizeof(long)等等。这种情况要注意的是不同系统系统或者不同编译器得到的结果可能是不同的。例如int类型在16位系统中占2个字节，在32位系统中占4个字节。

B． 参数为数组或指针。下面举例说明.

int a[50]; //sizeof(a)=4*50=200; 求数组所占的空间大小

int *a=new int[50];// sizeof(a)=4; a为一个指针，sizeof(a)是求指针

//的大小,在32位系统中，当然是占4个字节。

C． 参数为结构或类。Sizeof应用在类和结构的处理情况是相同的。但有两点需要注意，第一、结构或者类中的静态成员不对结构或者类的大小产生影响，因为静态变量的存储位置与结构或者类的实例地址无关。

第二、没有成员变量的结构或类的大小为1，因为必须保证结构或类的每一

个实例在内存中都有唯一的地址。

下面举例说明，

Class Test{int a;static double c};//sizeof(Test)=4.

Test *s;//sizeof(s)=4,s为一个指针。

Class test1{ };//sizeof(test1)=1;

D． 参数为其他。下面举例说明。

int func(char s[5]);

{

cout<
//数的参数在传递的时候系统处理为一个指针，所

//以sizeof(s)实际上为求指针的大小。

return 1;

}

sizeof(func(“1234”))=4//因为func的返回类型为int，所以相当于

//求sizeof(int).

 

以上为sizeof的基本用法，在实际的使用中要注意分析VC的分配变量的分配策略，这样的话可以避免一些错误。
 
 （2）总结二
sizeof 用法总结sizeof()功能：计算数据空间的字节数
1.与strlen()比较
      strlen()计算字符数组的字符数，以"/0"为结束判断。
      而sizeof计算数据（包括数组、变量、类型、结构体等）所占内存空间，用字节数表示
2.指针与静态数组的sizeof操作
      指针均可看为变量类型的一种。所有指针变量的sizeof 操作结果均为4。
      注意：int *p; sizeof(p)=4;
                   但sizeof(*p)相当于sizeof(int);     
      对于静态数组，sizeof可直接计算数组大小；
      例：int a[10];char b[]="hello";
              sizeof(a)等于10 * 4;
              sizeof(b)等于6;
      注意：数组做型参时，数组名称当作指针使用！！
               void  fun(char p[])
               {sizeof(p)等于4}
   
  经典问题：

      double* (*a)[3][6];

      cout<<sizeof(a)<<endl; // 4
      cout<<sizeof(*a)<<endl; // 72
      cout<<sizeof(**a)<<endl; // 24
      cout<<sizeof(***a)<<endl; // 4
      cout<<sizeof(****a)<<endl; // 8

      a是一个很奇怪的定义，他表示一个指向double*[3][6]类型数组的指针。既然是指针，所以sizeof(a)就是4。

      既然a是执行double*[3][6]类型的指针，*a就表示一个double*[3][6]的多维数组类型，因此sizeof(*a)
     =3*6*sizeof(double*)=72。同样的，**a表示一个double*[6]类型的数组，所以sizeof(**a)=6*sizeof  (double*)=24。***a就表示其中的一个元素，也就是double*了，所以sizeof(***a)=4。至于****a，就是一个double了，所以sizeof(****a)=sizeof(double)=8。

3.格式的写法
   sizeof操作符，对变量或对象可以不加括号，但若是类型，须加括号
4.使用sizeof时string的注意事项
   string s="hello";
   sizeof(s)等于string类的大小，sizeof(s.c_str())得到的是与字符串长度。
5.union 与struct的空间计算
   总体上遵循两个原则：
   (1)整体空间是 占用空间最大的成员（的类型）所占字节数的整倍数
   (2)数据对齐原则----内存按结构成员的 先后顺序排列，当排到该成员变量时，其前面已摆放的空间大小必须是该成员类型大小的整倍数，如果不够则补齐，以此向后类推。。。。。
   注意：数组按照单个变量一个一个的摆放，而不是看成整体。如果成员中有自定义的类、结构体，也要注意数组问题。
例：[引用其他帖子的内容]
因为对齐问题使结构体的sizeof变得比较复杂，看下面的例子：(默认对齐方式下)

struct s1
{
char a;
double b;
int c;
char d;
};

struct s2
{
char a;
char b;
int c;
double d;
};

cout<<sizeof(s1)<<endl; // 24
cout<<sizeof(s2)<<endl; // 16

  同样是两个char类型，一个int类型，一个double类型，但是因为对界问题，导致他们的大小不同。计算结构体大小可以采用元素摆放法，我举例子说明一下：首先，CPU判断结构体的对界，根据上一节的结论，s1和s2的对界都取最大的元素类型，也就是double类型的对界8。然后开始摆放每个元素。
  对于s1，首先把a放到8的对界，假定是0，此时下一个空闲的地址是1，但是下一个元素d是double类型，要放到8的对界上，离1最接近的地址是8了，所以d被放在了8，此时下一个空闲地址变成了16，下一个元素c的对界是4，16可以满足，所以c放在了16，此时下一个空闲地址变成了20，下一个元素d需要对界1，也正好落在对界上，所以d放在了20，结构体在地址21处结束。由于s1的大小需要是8的倍数，所以21-23的空间被保留，s1的大小变成了24。
  对于s2，首先把a放到8的对界，假定是0，此时下一个空闲地址是1，下一个元素的对界也是1，所以b摆放在1，下一个空闲地址变成了2；下一个元素c的对界是4，所以取离2最近的地址4摆放c，下一个空闲地址变成了8，下一个元素d的对界是8，所以d摆放在8，所有元素摆放完毕，结构体在15处结束，占用总空间为16，正好是8的倍数。

  这里有个陷阱，对于结构体中的结构体成员，不要认为它的对齐方式就是他的大小，看下面的例子：

struct s1
{
char a[8];
};

struct s2
{
double d;
};

struct s3
{
s1 s;
char a;
};

struct s4
{
s2 s;
char a;
};

cout<<sizeof(s1)<<endl; // 8
cout<<sizeof(s2)<<endl; // 8
cout<<sizeof(s3)<<endl; // 9
cout<<sizeof(s4)<<endl; // 16;

  s1和s2大小虽然都是8，但是s1的对齐方式是1，s2是8（double），所以在s3和s4中才有这样的差异。

  所以，在自己定义结构体的时候，如果空间紧张的话，最好考虑对齐因素来排列结构体里的元素。