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科研和工程中的C++编程 代码优化 代码优化 剖析(profile)利用工具分析程序代码，调用频率，计算时间等。要防止：(1)优化了错误的代码：若一个程序的主要指标不是效率，那么一切花在使其更高效上的时间都是浪费。靠直觉来判断哪段代码的主要指标是效率是不可信的，只有直接去测量。(2)程序员经常“优化”到降低了代码的速度。这在C++是一个典型问题，一个简单的指令行可能会产生巨大数量的机器代码，应当经常检查编译器的输出，并且剖析之*。 代码优化 构造和析构：未经认真设计的程序经常花费不少时间在调用构造函数，拷贝对象以及初始化临时对象等等。 代码优化 即便arg为0，也付出了调用Object的构造函数的代价。特别是如果arg经常是0，并且Object本身还分配内存，这种浪费会更加严重。显然的解决方案就是把obj的定义移到判断之后。 在循环中定义复杂变量要注意，若在循环中按照除非需要否则不构造的原则构造了复杂的对象，那么在每一次循环的时候都要付出一次构造的代价。最好在循环外构造之，并只构造一次。如果一个函数在内循环中被调用，而该函数在栈内构造了一个对象，那么可以在外部构造并传递一个引用给它。 代码优化 尽量采用初始化列表，类中的成员类对象，如果在构造方法里初始化，一般是使用了等号操作符，这样就等于是调用了无参数构造方法一次，再调用一次等号操作符。而使用初始化列表则直接调用其拷贝构造方法*。 要前自增不要后自增(即要++A不要A++)，后自增会产生临时对象，调用构造方法。对于整数，这没有额外的负担，但对于用户自定义类型，这就是浪费。 代码优化 尽量少使用有返回值的操作符，如T operator+(const T)等，它返回时将构造临时对象，调用构造方法。 可尝试C++0x引入的新的语法：右值引用。 操作符+-*/%等都需要被设计成有返回值的方法，因此方法体内部出错时，只能以抛出异常的方式来通知调用者。 代码优化 构造方法尽可能写轻量级代码，有些成员初始化可以使用两步的方法，构造方法什么都不作，另外设计一个方法来初始化成员。 要注意类型转换会产生隐藏的临时对象，所以要针对各种类型重载操作符方法。 代码优化 虚函数：虚函数的机制很简单。为了完成一个对象的虚函数调用，编译器访问对象的虚函数表，获得一个成员函数的指针，设置调用环境，然后跳转到该成员函数的地址上。一个虚函数调用的额外负担是虚函数表的间接指向；由于事先并不知道将要跳转的地址，所以也有可能造成处理器不能命中Cache。 代码优化 一般的C++程序都对虚函数有大量的使用，所以主要的手段是防止在那些极其重视效率的地方的虚函数调用。可以改成内联函数以省去函数调用的开销，也可以利用模版类的特点使用mix-in class模式(混同体，设计模式书中是策略模式)。如下图： 代码优化 代码优化 其中的模版参数T是最终派生类。这样在CXXX实例中调用XXX()方法时，将调用最终派生类CXXX中重载的DoXXX()方法，也做到了多态，但省去了虚函数表的调用开销。 Windows下ATL编程还可以在父类上进一步加ATL_NO_VTABLE关键字，如class ATL_NO_VTABLE CXXXImpl，目的使得父类构造方法不初始化虚函数表，从而优化时把父类虚函数表及虚函数体从最后生成的模块中删除，从而减少了可执行文件的大小，进而减少内存页的切换。 代码优化 在很小的、频繁使用的类上使用任何虚函数会造成额外的负担，这些都是不能接受的。由于继承一般都要用到一个或几个虚函数（至少有一个虚的析构函数），所以没必要在小而频繁使用的对象上使用任何继承。当然，继承的层次越少越好，一般3~5层足够。 代码优化 MFC、Qt、WxWidget、C#、Java等都使用了单根的类继承体系，显然它们都会有上面的问题，而且用单根继承来描述世界有点怪异，使用多继承组合、概念泛化、基于对象的设计来描述世界就比较自然。 关于C++类对象的内存布局，参考书有：《深入探索C++物件模型》 代码优化 函数/方法参数的设计尽可能使用简单的类型，这样可以减少额外的类方法的调用。若参数类型为类，在隐式类型转换中就会调用构造方法，造成额外的调用负担。如： void Foo(std::string str) {…}Foo(“aaa”); 代码优化 这里对Foo()的调用包括了对给定const char*参数的构造函数的调用。在一般的实现中，这个构造函数执