Comment optimiser les performances des fonctions en C++ ?

Les performances optimisées des fonctions en C++ incluent : 1. Fonctions en ligne : directement insérées dans l'emplacement appelant pour éliminer la surcharge des appels de fonction. 2. Évitez l'allocation dynamique de mémoire : allouez et réutilisez les tampons de mémoire à l'avance pour réduire les opérations d'allocation et de libération. 3. Utilisez des références constantes : assurez-vous que l'objet ne peut pas être modifié, permettant au compilateur d'effectuer davantage d'optimisations. 4. Déroulez la boucle : copiez l'instruction du corps de la boucle vers l'extérieur pour éliminer la surcharge de prédiction de branche. En pratique, en appliquant ces techniques, la vitesse de la fonction somme de tableau est considérablement améliorée.

Performances des fonctions optimisées en C++

Dans la programmation C++, les performances des fonctions sont cruciales pour l'efficacité globale de l'application. En appliquant des techniques d'optimisation spécifiques, nous pouvons augmenter considérablement la vitesse d'exécution d'une fonction sans affecter la fonctionnalité.

Fonctions en ligne

Une fonction en ligne est une fonction qui est insérée directement dans l'emplacement appelant par le compilateur. Cela élimine la surcharge des appels de fonction, y compris l'allocation de trame de pile et la gestion des adresses de retour. L'inlining convient aux fonctions qui ont une surcharge d'exécution relativement faible, telles que les méthodes getter et setter.

inline int sum(int a, int b) {
  return a + b;
}

Éviter l'allocation dynamique de mémoire

L'allocation dynamique de mémoire est une opération relativement coûteuse. En allouant et en réutilisant les tampons mémoire à l'avance, nous pouvons réduire les opérations d'allocation et de désallocation inutiles.

// 在栈上分配数组
int arr[100];

// 在堆上动态分配数组
int* arr = new int[100]; // 避免频繁分配和释放

Utiliser des références constantes

Les références constantes fournissent des références à des objets constants, garantissant que les objets pointés par les références ne seront pas modifiés. Cela permet au compilateur d'effectuer davantage d'optimisations telles que la propagation constante et l'inline.

void foo(const int& x) {
  // 由于 x 是常量引用，编译器可以内联函数
}

Déroulage de boucles

Le déroulement de boucle est une technique qui copie tout ou partie des instructions du corps de la boucle vers l'extérieur de la boucle. Cela élimine la surcharge de prédiction de branchement, améliorant ainsi les performances de la boucle.

// 未展开的循环
for (int i = 0; i < 100; i++) {
  a[i] = b[i] + c[i];
}

// 展开循环
for (int i = 0; i < 100; i += 4) {
  a[i] = b[i] + c[i];
  a[i+1] = b[i+1] + c[i+1];
  a[i+2] = b[i+2] + c[i+2];
  a[i+3] = b[i+3] + c[i+3];
}

Cas pratique

Ce qui suit est un exemple de fonction pour additionner des tableaux. En appliquant les techniques d'optimisation ci-dessus, nous pouvons améliorer considérablement ses performances :

// 未优化的函数
int sum(int* arr, int size) {
  int sum = 0;
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    sum += arr[i];
  }
  return sum;
}

// 优化后的函数
inline int sum_optimized(const int* arr, int size) {
  int sum = 0;
  int block_size = 8; // 展开循环的块大小
  for (int i = 0; i < size - block_size + 1; i += block_size) {
    sum += arr[i] + arr[i+1] + arr[i+2] + arr[i+3];
    sum += arr[i+4] + arr[i+5] + arr[i+6] + arr[i+7];
  }
  for (int i = size - block_size + 1; i < size; i++) {
    sum += arr[i];
  }
  return sum;
}

En optimisant la fonction, nous pouvons augmenter considérablement la vitesse de l'opération de somme. Les performances de n'importe quelle fonction de votre code C++ peuvent être améliorées par un examen attentif et l'application de techniques appropriées.

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