《C++高级编程》之--编写高效的C++程序

第五部分 编写高效的C++程序

本文基址：http://blog.csdn.net/cugxueyu/archive/2007/12/07/1923564.aspx

一、性能和效率概述

编写高效的程序，需要在设计层次上做考虑，并在实现层次上考虑细节。（一定要在程序的生命周期已开始就考虑性能）

“编写高效的C++程序”指要编写能高效运行的程序，而不是高效地编写程序，要学会如何节省用户的时间，而不是节省你自己的时间。
1、实现高效的两种方法
如果想编写真正高性能的应用，就必须从设计一开始就考虑效率问题。设计级效率包括：选择高效算法，避免不必要的步骤和计算，而且要选择适当的设计优化。

2、C++是一种低效语言吗
C++包括一些高级构造，如异常和虚方法，这些构造都相当的慢。
C++语言有一个一般性的设计原则：如果不用它，就不必为之付出。（如果不使用虚方法，就不用付出使用虚方法的性能代价。）

二、语言级效率
好的优化编译器可以自动完成某些语言级优化，请检查编译器文档，了解有关细节。
1、高效的处理对象
①、传引用
对象应该很少按值传递给函数或方法。
总体来说，如果一个函数要修改一个对象，可以简单的按引用传递对象；如果函数不会修改对象，则应按const引用来传递。

②、按引用返回
应当按引用从函数返回对象，以避免不必要的复制。（不能返回一个局部对象的引用和指针）。

③、按引用捕获异常
应当按引用捕获异常，避免额外的复制。[异常在性能方面是重量级的，因此在异常方面做小幅改进也会大大改善效率。]

④、避免创建临时对象
很多情况下，编译器会创建临时的匿名对象。

⑤、返回值优化
按值返回对象的函数可能导致创建一个临时对象。[一般编译器会把大多数情况下的临时变量予以优化，这种优化称为返回值优化]

2、不要过度使用高开销的语言特性
从执行速度方面看，许多C++特性的开销都很大，异常、虚函数、RTTI（运行时类型识别）更是首当其冲。即使在程序中没有显式地使用异常和RTTI特性，这个特性也会带来性能开销，仅仅是因为可能会用到这些特性，为了对此提供支持，都会在执行中增加额外的步骤。
[编译器可以指定允许指定编译程序的方式，即：编译程序时根本不支持这些特性。]
如：Linux g++ 3.2.2
如果g++指定标志来禁用异常：g++ -fon-exceptions test.cpp
如果g++制定标志禁用RTTI：g++ -fon-rtti test.cpp [编译器会成功编译，但是无法运行]。
3、使用内联方法和函数
程序员的内联请求只是对编译器提出一个建议，即使你想内联某个函数，编译器也可以拒绝内联该函数。
另一方面，一些编译器会在完成优化的步骤中，对适当的函数和方法进行内联，即使这些函数没有标记inline关键字。[编译器文档查询]

三、设计级效率
程序中的设计选择对性能的影响远远超过了语言级选择的影响。[选择合适的算法]
优化程序的三个设计技术：缓存、对象池、线程池。

1、尽可能缓存
缓存（Caching）是指存储有关内容以便将来使用，从而避免获取或再次计算。
下面任务会很慢：
· 磁盘存取：如果会经常存取一个文件，应该把文件内容保存在RAM中。
· 网络通信
· 数学计算
· 对象分配[对象池]
· 线程创建[线程池]

2、使用对象池
对象池技术可以避免在程序的生命周期中创建和删除大量对象，如果知道程序需要同一类型的大量对象，而且对象的生命周期都很短，就可以为这些对象创建一个池（pool）进行缓存。只要代码中需要一个对象，就可以向对象池申请，用完此对象后，要把它放回池中。对象池只创建一次对象，因此他们的构造函数只调用一次，而不是每次使用时都调用。

3、线程池
线程支持是特定于平台的。

四、测评分析[ gprof[b]、oprofile][/b]