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C++循環優化:提升性能的關鍵技巧

來源: 責編: 時間:2023-09-28 10:08:51 258觀看
導讀在C++編程中,循環是一種常見的結構,然而,通常情況下,我們可能會忽視循環中的一些細微的效率問題,這些問題可能會導致大量的時間浪費。本文將介紹一些優化C++循環的技巧,幫助您提升程序的性能。典型的“未優化”C++循環我們

在C++編程中,循環是一種常見的結構,然而,通常情況下,我們可能會忽視循環中的一些細微的效率問題,這些問題可能會導致大量的時間浪費。本文將介紹一些優化C++循環的技巧,幫助您提升程序的性能。Zp328資訊網——每日最新資訊28at.com

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典型的“未優化”C++循環

我們首先來看一個典型的“未優化”C++循環示例:Zp328資訊網——每日最新資訊28at.com

int main(){  std::vector<uint32_t> vec;  // 填充向量  for(int i=0; i<10000000; i++)  {    vec.push_back(i);  }  // 對向量的值進行1000次求和  for (int i = 0; i < 1000; i++)  {    uint64_t sum = 0;    for (std::vector<uint32_t>::const_iterator itr = vec.begin();        itr != vec.end();        itr++)    {      sum += *itr;    }    std::cout << sum << std::endl;  }}

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在沒有進行任何優化的情況下,該代碼的執行時間為551.97秒。Zp328資訊網——每日最新資訊28at.com

使用緩存的“end()”迭代器

該優化技巧主要是避免在每次循環迭代時對vec.end()進行查找,而是將其緩存起來,以避免重復查找的開銷。代碼示例如下:Zp328資訊網——每日最新資訊28at.com

int main(){  std::vector<uint32_t> vec;  for(int i=0; i<10000000; i++)  {    vec.push_back(i);  }  for (int i=0; i<1000; i++)  {    uint64_t sum = 0;    // 緩存vec.end()以避免重復查找    std::vector<uint32_t>::const_iterator itr, end(vec.end());     for (itr = vec.begin();        itr != end;        itr++)    {      sum += *itr;    }    std::cout << sum << std::endl;  }}

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經過該優化后,代碼的執行時間減少至524.81秒,相比未優化版本有了5%的改進。Zp328資訊網——每日最新資訊28at.com

使用前置遞增代替后置遞增迭代器

將后置遞增(itr++)改為前置遞增(++itr)是一種簡單的優化方法,它可以顯著提高循環的執行效率。代碼示例如下:Zp328資訊網——每日最新資訊28at.com

int main(){  std::vector<uint32_t> vec;  // 使用前置遞增代替后置遞增  for(int i=0; i<10000000; ++i)  {    vec.push_back(i);  }  for (int i=0; i<1000; ++i)  {    uint64_t sum = 0;    std::vector<uint32_t>::const_iterator itr, end(vec.end());    // 使用前置遞增代替后置遞增    for (itr = vec.begin();        itr != end;        ++itr)    {      sum += *itr;    }    std::cout << sum << std::endl;  }}

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經過這一簡單的改變,代碼的執行時間減少至323.58秒,相比未優化版本有了38%的改進。Zp328資訊網——每日最新資訊28at.com

使用std::for_each算法

我們可以使用std::for_each算法來進一步優化循環。std::for_each算法會自動緩存.end()并使用前置遞增代替后置遞增操作。但需要注意的是,在關閉優化的情況下,編譯器無法內聯調用Sum和Increment函數,這可能會導致性能下降。代碼示例如下:Zp328資訊網——每日最新資訊28at.com

struct Sum{  uint64_t m_sum;  Sum()    : m_sum(0)  {  }  void operator()(uint32_t i)  {    m_sum += i;  }};struct Increment{  int m_value;  Increment(int i)    : m_value(i)  {  }  int operator()()  {    return m_value++;  }};int main(){  std::vector<uint32_t> vec;  // 使用Increment生成器生成10000000個值  std::generate_n(back_inserter(vec), 10000000, Increment(0));  for (int i = 0; i < 1000; ++i)  {    uint64_t sum = 0;    // 使用std::for_each進行循環求和    std::for_each(vec.begin(), vec.end(), Sum(sum));    std::cout << sum << std::endl;  }}

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需要注意的是,這種優化方法在關閉優化的情況下可能會導致效率下降。Zp328資訊網——每日最新資訊28at.com

結論:

通過對循環進行優化,我們可以顯著提升C++程序的性能。關鍵的優化技巧包括緩存迭代器、使用前置遞增代替后置遞增以及使用適當的算法(如std::for_each)。然而,在進行優化時,我們需要注意優化對于特定編譯器和環境的適用性,以及可能引入的副作用。Zp328資訊網——每日最新資訊28at.com

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