C++ 函数优化详解：优化原则和常见优化手法

优化 c++++ 函数遵循原则：优化关键路径代码、关注热点函数、平衡性能与可读性。常见优化手法包括：内联函数消除函数调用开销；减少间接调用提高直接访问速度；优化循环提高效率；虚拟函数重写防止间接调用；使用对象池避免频繁内存分配。

C++ 函数优化详解：优化原则和常见优化手法

优化原则

在优化 C++ 函数时，遵循以下原则：

• 及时对关键路径代码进行优化：专注于优化执行时间最长的代码路径。
• 关注热点函数：优化被频繁调用的函数。
• 平衡性能和代码可读性：优化代码时要保持其可读性，避免过度的复杂性。
• 使用性能分析工具：使用性能分析器（如 gprof、Valgrind）来识别性能瓶颈。

常见优化手法

1. 内联函数

将小型函数的代码直接插入调用点，消除函数调用的开销。

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

登录后复制

2. 减少间接调用

通过指针或引用直接访问对象，避免通过指针的间接调用。

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++;
}

登录后复制

3. 优化循环

使用范围 for 循环和手动循环展开来提高循环效率。

// 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;
}

登录后复制

4. 虚拟函数重写

如果派生类重写了虚函数，则基类的虚函数指针不再指向派生类的实现，从而导致间接调用。使用 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
};

登录后复制

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);
  }
};

登录后复制

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;
}

登录后复制

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 关键字来消除虚函数间接调用。

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

登录后复制

以上就是C++ 函数优化详解：优化原则和常见优化手法的详细内容，更多请关注叮当号网其它相关文章！