c/c++优化结构控制

一、表达式优化--使用替换程序中的乘除法

c/c++中的加减运算效率远远高于乘除运算，由于移位指令的执行速度和乘除法差不多，所以可以使用移位的方式来替换程序中的乘除法。一个数向右移一位，等于该数乘以2；向左移一位，等于该数除以2；通过这种移位的方式可以明显提高程序的工作效率；

理论上讲，所有的乘法运算均可以转化为移位操作，如a*8，可以替换为:a<<3；a*13，可以替换为:a<<3+a<<2+a;

但对于除法，只有a为2的n次幂时，才可以进项替换，如a/8，可以替换为a>>3；而a/13就无法进行替换；

 

二、表达式优化--常量折叠

通常程序运行过程中需要进行连续的四则运算，如

int a=10;
a=a+2*17+6;

这个时候程序需要进行两次加法和一次乘法运算，而使用如下方式：

int a;
a=a+40;

只需进行一次加法运算，此时的效率相比上面的运算就快了许多。通常把程序中的常量人为计算的方法叫做常量折叠

*这是一种常规优化，很多编译器会自动完成，在日常编写过程中，不使用常量折叠可能更便于理解，需要自行斟酌

 

三、表达式优化--使用数学公式

通常数学公式都是为了简便运算而推导出来的，所以在计算机中也是一样。比如等差数列求和的运算，如果使用循环进行累加需要进行的步骤远比使用公式进行计算多，相应的效率也一定比使用公式低。

 

四、表达式优化--存储问题

变量的保存需要保存在内存中，而CPU对内存的访问相比对内部寄存器的访问是很耗时的，

如x=x+1;这样的语句，程序默认右边会有两个以上操作数，尽管操作的变量是同一个，但全部过程对x的寻址操作依然有两次，还有一次加法。

而使用x+=1；这样的语句，程序默认右边的操作数只有一个，只对变量寻址一次，计算加法存入x，相比上面的等式效率就会有所提高；

 

五、分支优化--改变判断顺序

这一天在if-else语句中尤为明显，举个例子，编写一个程序统计一篇英文文章中的字母、数字、空格个数。

文章中肯定是字母数>空格数>数字数，

如果先判断是不是数字，再判断是不是空格，再判断是不是字母，那么统计过程中大部分位置要统计至少三次

如果换个判断顺序，先判断是不是字母，再判断是不是空格，再判断是不是数字，那么大部分位置仅仅只需要统计一次，这样的处理效率就比上面的效率要高出很多

六、分支优化--使用switch语句

从反汇编代码中可以看出，switch语句只需要比较一次即可跳转；而if-else则需要对每个跳转语句进行一次比较，所以，在多个同等级的比较分支结构中，尽可能使用switch语句编写的程序会比同功能的if-else语句执行起来效率要高

七、循环优化--一次性计算

循环结构中，多次不进行改变或运算的语句成为一次性计算，比较下面两个程序：

先看下面这个程序：

int len;
int a[10];
for(i=0;i<10;i++)
{
        len=1;
        a[i]+=len;
}

 

这个程序中，每一次循环都需要对len重新赋值为1，非常耗时，效率并不高；

再看下面这个程序：

int len=1;
int a[10];
for(i=0;i<10;i++)
{
         a[i]+=len;
}

每次循环只需进行一次加法，效率就比上面的程序高出许多

 八、结构体优化

现在很多操作系统为了能高效的使用cpu，使用了对齐机制，每次都保证cpu读取同样长度的内容，以提高运行速度。这种对齐机制是一种典型的用空间换时间的做法。

一些32位系统普遍使用了4字节对齐方式，对不足位用无用值（通常为0）填补。

如果定义如下结构体：

struct  test
{
    char ch;int i;
　　short s;
}

char类型占用一字节，short类型占用两个字节，int型占用四个字节，按照上面定义，char型占用了一个字节，而紧接着int型刚好占用4个字节，为了保证int型的完整连续，会默认把char的一个字节扩充为四字节，后面的short型也不足四字节，又要扩充为四字节，所以当对上面的结构体求长度时：

sizeof（test）会等于12;


但如果使用如下定义方式：

struct test
{
        char ch;
        short s;
        int i;
}

char和short型优先占用前三个字节，为了保证int型的完整连续，会对char和short共同占用的不足四字节的空间进行填补，那么就会只增加一个字节，所以当对上面的结构体求长度时：

sizeof(test)会等于8；

用这种良好的编程习惯，会既保证程序运行效率又最大限度的保证了合理的运用存储空间。