14、软件性能、能耗与大小的优化策略

软件性能、能耗与大小的优化策略

1. 软件性能优化

1.1 基本循环优化

循环是优化的重要目标，因为包含循环的程序通常会花费大量时间执行这些循环。优化循环有三种重要技术：代码移动、归纳变量消除和强度削弱。
- 代码移动 ：将不必要的代码移出循环。如果一个计算的结果不依赖于循环体中执行的操作，就可以安全地将其移出循环。例如：

for (i = 0; i < N*M; i++) {
    z[i] = a[i] + b[i];
}

在这个循环中，循环边界计算在每次循环测试时都会执行，尽管结果从未改变。可以将其移到循环之前，避免 $N \times M - 1$ 次不必要的执行。
- 归纳变量消除 ：归纳变量是其值从循环迭代变量的值派生而来的变量。编译器通常会引入归纳变量来帮助实现循环。例如，对于嵌套循环：

for (i = 0; i < N; i++)
    for (j = 0; j < M; j++)
        z[i][j] 

编译器使用归纳变量来帮助访问数组。可以重写为使用归纳变量和指针的形式：

for (i = 0; i < N; i++)
    for (j = 0; j < M; j++)
        zbinduct
        *(zptr