Explication détaillée de l'optimisation des fonctions C++ : principes d'optimisation et techniques d'optimisation courantes

L'optimisation des fonctions C++ suit les principes : optimiser le code du chemin critique, se concentrer sur les fonctions chaudes et équilibrer performances et lisibilité. Les techniques d'optimisation courantes incluent : l'intégration de fonctions pour éliminer la surcharge des appels de fonction ; la réduction des appels indirects pour améliorer la vitesse d'accès direct ; l'optimisation des boucles pour améliorer l'efficacité de la réécriture des fonctions virtuelles pour empêcher les appels indirects à l'aide de pools d'objets pour éviter une allocation de mémoire fréquente ;

Explication détaillée de l'optimisation des fonctions C++ : principes d'optimisation et techniques d'optimisation courantes

Principes d'optimisation

Lors de l'optimisation des fonctions C++, suivez les principes suivants :

• Optimisez le code du chemin critique en temps opportun manière : Focus Pour optimiser le chemin de code qui prend le plus de temps d'exécution.
• Focus sur les fonctions chaudes : Optimisez les fonctions fréquemment appelées.
• Équilibrer performances et lisibilité du code : Optimisez le code pour maintenir sa lisibilité et éviter une complexité excessive.
• Utilisez des outils d'analyse des performances : Utilisez des profileurs de performances (tels que gprof, Valgrind) pour identifier les goulots d'étranglement des performances.

Techniques d'optimisation courantes

1. Fonctions en ligne

Insérez le code des petites fonctions directement dans le point d'appel, éliminant ainsi la surcharge des appels de fonction.

inline void Swap(int& a, int& b) {
  int temp = a;
  a = b;
  b = temp;
}

2. Réduisez les appels indirects

Accédez aux objets directement via des pointeurs ou des références et évitez les appels indirects via des pointeurs.

struct Point {
  int x, y;
};

void MovePoint(const Point& point) {
  // 间接调用：
  point->x++;

  // 直接调用：
  // point.x++;  // 只在 C++11 以上的版本中可用
  (*point).x++;
}

3. Optimiser les boucles

Utilisez la plage pour les boucles et le déroulement manuel des boucles pour améliorer l'efficacité des boucles.

// 手动循环展开：
for (int i = 0; i < n; i++) {
  Array1[i] *= Factor;
  Array2[i] /= Factor;
}

// 范围 for 循环：
for (auto& e : Array1) {
  e *= Factor;
}
for (auto& e : Array2) {
  e /= Factor;
}

4. Réécriture de fonction virtuelle

Si une classe dérivée remplace une fonction virtuelle, le pointeur de fonction virtuelle de la classe de base ne pointe plus vers l'implémentation de la classe dérivée, ce qui entraîne des appels indirects. Cette indirection peut être éliminée en utilisant le mot-clé final pour spécifier qu'une fonction virtuelle ne peut pas être remplacée. final 关键字指定虚函数不能被重写，可以消除这种间接性。

class Base {
 public:
  virtual void Display() final;  // 不能被派生类重写
};

5. 对象池

对于频繁创建和销毁的对象，使用对象池可以避免频繁的内存分配和释放操作。

class ObjectPool {
 public:
  std::vector<std::shared_ptr<Object>> objects;

  std::shared_ptr<Object> Acquire() {
    if (objects.empty()) {
      objects.push_back(std::make_shared<Object>());
    }
    auto object = objects.back();
    objects.pop_back();
    return object;
  }

  void Release(std::shared_ptr<Object>& object) {
    objects.push_back(object);
  }
};

实战案例

考虑以下示例函数：

int SumArray(const int* array, int size) {
  int sum = 0;
  for (int i = 0; i < size; i++) {
    sum += array[i];
  }
  return sum;
}

优化后：

• 内联函数：由于函数体较小，可以内联来消除函数调用开销。
• 范围 for 循环：使用范围 for 循环可以提高循环效率。
• 虚拟函数消除：如果没有派生类重写 SumArray 函数，可以使用 final

  inline int SumArray(const int* array, int size) {
      int sum = 0;
      for (auto e : array) {
          sum += e;
      }
      return sum;
  }

  5. Pool d'objets🎜🎜🎜Pour les objets fréquemment créés et détruits, l'utilisation d'un pool d'objets peut éviter des opérations fréquentes d'allocation de mémoire et de libération. 🎜rrreee🎜🎜Cas pratique🎜🎜🎜Considérez l'exemple de fonction suivant : 🎜rrreee🎜🎜Après optimisation : 🎜🎜🎜🎜🎜Fonction en ligne : 🎜Étant donné que le corps de la fonction est petit, il peut être intégré pour éliminer la surcharge d'appel de fonction. 🎜🎜🎜Plage pour la boucle : 🎜L'utilisation de la plage pour la boucle peut améliorer l'efficacité de la boucle. 🎜🎜🎜Élimination de fonctions virtuelles : 🎜Si aucune classe dérivée ne remplace la fonction SumArray, vous pouvez utiliser le mot-clé final pour éliminer les appels indirects de fonctions virtuelles. 🎜🎜rrreee

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