提高C++程序效率

查看原文

这几天一直抽时间研究C/C++程序的效率问题，收获不小。
在开发效率方面，C的重点在于算法和数据结构,C++则要考虑的是如何构造一个对象模型，让这个模型能够契合与之对应的问题域。对于很简单的问题，当然C的代码要比C++ 来的短， 但对于比较复杂的问题，OOP的优点就体现出来了。C++面向对象方法开发出来的代码容易理解，容易维护。当问题复杂以后，C++的代码肯定比C的代码来的短。
在运行效率方面，由于C++的精心设计，C++程序其实并不比C程序低多少。导致C++效率低的一个重要原因是临时对象的滥用，因为对象在创建和释放时需要调用构造函数和析构函数，在一个大的类里这个开销很可观，因而需要灵活使用各种机制，减少临时对象的产生，从而提高程序效率。以下以一个Leader类来说明：
1． 类的构造函数、赋值函数(使用引用，减少临时对象的产生)

class Leader
{
string name;
int no;
double salary;
public:
Leader(){}
Leader(int o,string n):no(o),name(n){} //赋值列表可避免调用成员属性的默认构造函数
Leader(const Leader& l):no(l.no),name(l.name),salary(l.salary){}//拷贝构造函数，使用引用传参
Leader& operator=(const Leader& l)//赋值操作符重载
{
this->name = l.name;
this->no = l.no;
this->salary = l.salary;
return *this;
}
};
如果这么复制一个对象：
Leader l;//调用默认构造函数
l = m;//m也是一个Leader对象，调用赋值操作符函数
那不如这么写，这样更高效：
Leader l(m); //只调用一次拷贝构造函数
当然，不只是类的成员函数，非成员函数也可使用引用传参来减少临时对象的构造。
效率不高的做法 　　　　高效率做法
void print(Leader l) void print(const Leader& l)
{ {
//函数体 //函数体
} }

2． 只要有可能就推迟变量定义。在C中要将所有的局部变量定义在函数体头部，考虑到C++中对象创建的开销，这不是一个好习惯。如下例，如果大部分情况下b为"真"，则拖延ld的定义可以大大提高函数的效率。
效率不高的做法 高效率做法
void Function( bool b ) void Function( bool b )
{ {
Leader ld; if(b)
if( b) {
{ // do something without xx
// do something without xx return;
return; }
} Leader ld;
//对ld进行操作 //对ld进行操作
} }

3． 那么对于循环会如何呢？如果一个变量仅仅在一个循环内使用，是循环外面定义它并在每次循环迭代时赋值给它更好一些，还是在循环内部定义这个变量更好一些呢？也就是说，下面这两个大致的结构中哪个更好一些？
// Approach A: define outside loop // Approach B: define inside loop
Leader l;
for (int i = 0; i < n; ++i) for (int i = 0; i < n; ++i)
{ {
l = some value dependent on i; Leader l(some value dependent on i);
... ...
} }

下面是这两个方法的成本：
方法 A：1 个构造函数 + 1 个析构函数 + n 个赋值。
方法 B：n 个构造函数 + n 个析构函数。
对于那些赋值的成本低于一个构造函数/析构函数对的成本的类，方法 A 通常更高效。特别是在n变得很大的情况下。否则，方法 B 可能更好一些。此外，方法 A 与方法 B 相比，使得名字 l 在一个较大的区域（包含循环的那个区域）内均可见，这可能会破坏程序的易理解性和可维护性。因此得出以下结论：除非确信以下两点：
（1）赋值比构造函数/析构函数对成本更低
（2）你正在涉及你的代码中的性能敏感的部分
否则，应该默认使用方法 B。
但是我始终没查到简单类型，如int，char，string等的构造与赋值成本的比较，而这些是复杂类构造与赋值成本的基本组成。那么对于这些简单类型，A和B哪种方法更高效呢？请高手指点！