C语言基本功教程系列 文件, Socket 和 其它

文件和Socket比较类似，都是在说IO访问，不过在操作系统级别上的实现有很大不同。 IO访问无论从什么角度讲，都是计算机系统里最慢的操作。特别是在游戏制作中，动不动就几百兆的动态或者静态数据，贴图纹理，和各种音响音乐等。要一次性把这些所有的数据读到内存中是不大可能的，所以在游戏进行过程中要不短的从硬盘或者光驱里读文件。 如何能够最小化这个瓶颈， 是值得注意的问题。先从文件说起吧。

===================文件==================
C语言里，正常的文件操作一般是3步。
fp = fopen(XXXX,XXX);
读写操作....
fclose(fp);

首先要注意的是，fopen里边要用binary mode打开文件，不要用ASCII mode. 很多人在处理文本类型的文件时候，喜欢用 ASCII mode，然后用fgets一行一行的读。实际上ASCII mode无论如何操作，都是非常慢的，而且fgets函数更加的慢 [1]。所以即使是文本文件，也要用binary mode打开，一次读入一大块近来，慢慢处理。

其次需要注意的是，每一次读取文件的时候，硬盘都会对磁头进行重新定位和寻址。 这点会根据操作系统的不同而不同，总的来说windows XP要比 windows2000好点，但是也只是在系统文件方面 [2]。 因此每次读取的内容越多，平均效率就越高。同时操作系统提供磁盘缓存，当你写如磁盘的时候，只要不用fflush和fclose，数据在短时间内还是在内存中的，如果这时候再读出来写如的内容，也非常快。读写文件的时候不要用C++的流。写文件一次最好写不小于4k的数据, 而且最好对文件结构有效的安排，进行连续的访问（不要频繁使用fseek）[3]. 这些都有助于提高文件的访问速度。

最后，如上文中提到的，每次使用 fclose和fflush的时候，都会强迫文件从缓存中写如到磁盘里。这个过程极其缓慢而且耗费时间，所以不在必要的时候，不要使用fclose和 fflush. 如果一个文件读写完毕，而你又不确定是否短时间内会用到它，那就不要用fclose.你可以专门写一个类，管理这写文件的指针。对于经常会进行操作的文件，比如大地图的texture文件等，fopen一次就ok了，直到游戏结束再fclose

===================SOCKET==================
SOCKET虽然也是IO访问,要比文件快多了。但是在recv的时候，还是一次读的越多越好。这样效率更高。下面说一些SOCKET编程的技巧。

1.  使用异步socket (asynchronous IO). 在网络程序设计中，又2种处理方式，第一种是对每一个连接请求，都使用一个线程或者进程，第2种是使用一个线程同时使用异步IO. 第一种方式虽然程序设计上简单，但是创立进程的时候一般会有一些时间用在建立context上，进程间的转换和 mutex等也需要浪费很多CPU资源，总体来说不如异步 IO 有效率 [4]。 

2. 如果必须要使用多线程，可以考虑事先就创建好该线程，然后在需要的时候，把socket发过去就行了[4]。

3. 在处理 UDP协议的时候，需要注意的是，UDP和TCP不一样。UDP没有control flow，如果接收端的buffer满掉了，再来的UDP包都会被drop掉。所以在处理UDP协议的时候，一般需要专门一个线程读UDP包，防止过多的数据包丢失。

4.  最后，网络数据包多大合适？ 这个很难说。对于UDP来说，小包是不划算的. 我们通常用的Ethernet（也就是LAN），在第2层 Data link layer,最大的frame size 是1500 bytes,刨除最20 Bytes(最少)的IP头，8 bytes的 UDP头，所有最大的UDP包可以包含 1472个bytes。要是考虑IP包有可能会有附加头信息，一般1400就比较合适。但是如果有些老版本 router不地道，对你的UDP包分片的话，就比较惨了。能保证不分片的UDP包大小是513个byte左右 [5]，不过毕竟现在这种老的 Router很少了，1400字节大小的UDP包还是比较安全的。对于TCP来说，因为是stream protocol，不用考虑包的大小。但是TCP 有个缺点，就是如果你一次发送很多很多数据，那么TCP的速度会一会快，一会慢(见[4]中的关于video streaming的介绍)。所以，需要程序调节，匀速发送数据。

====================其他===================
其他一些程序设计上的东西，很多可以参见 [6]

1. 能用UINT的地方就用UINT，因为很多是UINT最快，而且UINT的除法要比int快。
2. 尽量避免类型转换，如果最后要转成float,开始的时候就用float比较好。
3. 不要用double
4. 能用乘法就不要用除法。 比如   3/2 可以换成  3 * 0.5
5. struct的大小尽量是2的倍数，如果不是就调整下，加pad。因为可以在level1 cache里放整数个。
6. 全局变量少用，如果要用，加上static
7. 局部变量也是越少越少。这样register的效率更高
8. 能用switch的地方，就不要用if，因为switch是直接生成跳转表，速度快很多
9. 互相关联的代码之间不要空行，功能不同的代码之间最好空上1行区分开
10. 用const static 代替 #define 定义常量
11. 统一你的代码风格，始终使用同样的命名规则

===================最后==================
生成高效率代码永远是从使用更好更合适的算法开始，但是编译的时候不要忘记打开你的优化开关。