提高C程序效率的方法

2020-02-24 14:26:15

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供稿：網(wǎng)友

代碼的美麗不僅僅是找到一個(gè)給定的問題的解決方案，還包括它的簡(jiǎn)單性，有效性，緊湊性和效率，那么我們要如何才能提高C程序效率呢？現(xiàn)在我們現(xiàn)在就去看看提高C程序效率的方法。

本文向你介紹規(guī)范你的C代碼的10種方法。

1.避免不必要的函數(shù)調(diào)用

考慮下面的2個(gè)函數(shù)：

void?str_print(?char?*str?)

{

int?i;

for?(?i?=?0;?i?<?strlen?(?str?);?i++){

printf("%c",str[?i?]?);

}

void?str_print1?(?char?*str?)?

int?len;?

len?=?strlen?(?str?);?

for?(?i?=?0;?i?<?len;?i++){?

printf("%c",str[?i?]?);?

}

請(qǐng)注意這兩個(gè)函數(shù)的功能相似。然而，第一個(gè)函數(shù)調(diào)用strlen（）函數(shù)多次，而第二個(gè)函數(shù)只調(diào)用函數(shù)strlen（）一次。因此第一個(gè)函數(shù)性能明顯比第二個(gè)好。

2.避免不必要的內(nèi)存引用

這次我們?cè)儆?個(gè)例子來對(duì)比解釋：

int?multiply(?int?*num1?，?int?*num2?)?

*num1?=?*num2;?

*num1?+=?*num2;?

return?*num1;?

}

int?multiply1?(?int?*num1?，?int?*num2?)?

*num1?=?2?**num2;?

return?*num1;?

}

同樣，這兩個(gè)函數(shù)具有類似的功能。所不同的是在第一個(gè)函數(shù)（ 1 for reading *num1 ， 2 for reading *num2 and 2 for writing to *num1）有5個(gè)內(nèi)存的引用，而在第二個(gè)函數(shù)是只有2個(gè)內(nèi)存引用（one for reading *num2 and one for writing to *num1）。現(xiàn)在你認(rèn)為哪一個(gè)好些？

3.節(jié)約內(nèi)存（內(nèi)存對(duì)齊和填充的概念）

struct?{

char?c;

int?i;

short?s;

}str_1;

struct?{?

char?c;?

short?s;?

int?i;?

}str_2;

假設(shè)一個(gè)字符需要1個(gè)字節(jié)，short占用2個(gè)字節(jié)和int需要4字節(jié)的內(nèi)存。起初，我們會(huì)認(rèn)為上面定義的結(jié)構(gòu)是相同的，因此占據(jù)相同數(shù)量的內(nèi)存。然而，而str_1占用12個(gè)字節(jié)，第二個(gè)結(jié)構(gòu)只需要8個(gè)字節(jié)？這怎么可能呢？

請(qǐng)注意，在第一個(gè)結(jié)構(gòu)，3個(gè)不同的4個(gè)字節(jié)被分配到三種數(shù)據(jù)類型，而在第二個(gè)結(jié)構(gòu)的前4個(gè)自己char和short可以被采用，int可以采納在第二個(gè)的4個(gè)字節(jié)邊界（一共8個(gè)字節(jié)）。

4.使用無(wú)符號(hào)整數(shù)，而不是整數(shù)的，如果你知道的值將永遠(yuǎn)是否定的。

有些處理器可以處理無(wú)符號(hào)的整數(shù)比有符號(hào)整數(shù)的運(yùn)算速度要快。（這也是很好的實(shí)踐，幫助self-documenting代碼）。

5.在一個(gè)邏輯條件語(yǔ)句中常數(shù)項(xiàng)永遠(yuǎn)在左側(cè)。

int?x?=?4;

if?(x?=?1?){

xx?=?x+?2;

printf("%d",?x);?//?Output?is?3

}

int?x?=?4;?

if?(?1?=?x){?

xx?=?x+?2;?

printf("%d",?x);?//?Compilation?error?

}

使用“=”賦值運(yùn)算符，替代“==”相等運(yùn)算符，這是個(gè)常見的輸入錯(cuò)誤。常數(shù)項(xiàng)放在左側(cè)，將產(chǎn)生一個(gè)編譯時(shí)錯(cuò)誤，讓你輕松捕獲你的錯(cuò)誤。注：“=”是賦值運(yùn)算符。 b = 1會(huì)設(shè)置變量b等于值1。 “==”相等運(yùn)算符。如果左側(cè)等于右側(cè)，返回true，否則返回false。

6.在可能的情況下使用typedef替代macro。當(dāng)然有時(shí)候你無(wú)法避免macro，但是typedef更好。

typedef?int*?INT_PTR;

INT_PTR?a,?b;

#?define?INT_PTR?int*;

INT_PTR?a,?b;?

在這個(gè)宏定義中，a是一個(gè)指向整數(shù)的指針，而b是只有一個(gè)整數(shù)聲明。使用typedef a和b都是整數(shù)的指針。

7.確保聲明和定義是靜態(tài)的，除非您希望從不同的文件中調(diào)用該函數(shù)。

在同一文件函數(shù)對(duì)其他函數(shù)可見，才稱之為靜態(tài)函數(shù)。它限制其他訪問內(nèi)部函數(shù)，如果我們希望從外界隱藏該函數(shù)。現(xiàn)在我們并不需要為內(nèi)部函數(shù)創(chuàng)建頭文件，其他看不到該函數(shù)。

靜態(tài)聲明一個(gè)函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括：

A）兩個(gè)或兩個(gè)以上具有相同名稱的靜態(tài)函數(shù)，可用于在不同的文件。

B）編譯消耗減少，因?yàn)闆]有外部符號(hào)處理。

讓我們做更好的理解，下面的例子：

/*first_file.c*/

static?int?foo?(?int?a?)

{

/*Whatever?you?want?to?in?the?function*/

}

/*second_file.c*/

int?foo?(?int?)

int?main()

{

foo();?//?This?is?not?a?valid?function?call?as?the?function?foo?can?only?be?called?by?any?other?function?within?first_file.c?where?it?is?defined.

return?0;

8.使用Memoization，以避免遞歸重復(fù)計(jì)算

考慮Fibonacci（斐波那契）問題;Fibonacci問題是可以通過簡(jiǎn)單的遞歸方法來解決：

int?fib?(?n?)

{

if?(?n?==?0?n?==?1?){

return?1;

}

else?{

return?fib(?n?-?2?)+?fib?(?n?-?1?);

}
}?

注：在這里，我們考慮Fibonacci 系列從1開始，因此，該系列看起來：1，1，2，3，5，8，...

注意：從遞歸樹，我們計(jì)算fib（3）函數(shù)2次，fib（2）函數(shù)3次。這是相同函數(shù)的重復(fù)計(jì)算。如果n非常大，fib<n（i）函數(shù)增長(zhǎng)i<n。解決這一問題的快速方法將是計(jì)算函數(shù)值1次，存儲(chǔ)在一些地方，需要時(shí)計(jì)算，而非一直重復(fù)計(jì)算。

這個(gè)簡(jiǎn)單的技術(shù)叫做Memoization，可以被用在遞歸，加強(qiáng)計(jì)算速度。

fibonacci 函數(shù)Memoization的代碼，應(yīng)該是下面的這個(gè)樣子：

int?calc_fib?(?int?n?)

{

int?val[?n?]?，?i;

for?(?i?=?0;?i?<=n;?i++){

val[?i?]?=?-1;?//?Value?of?the?first?n?+?1?terms?of?the?fibonacci?terms?set?to?-1

}

val[?0?]?=?1;?//?Value?of?fib?(?0?)?is?set?to?1

val[?1?]?=?1;?//?Value?of?fib?(?1?)?is?set?to?1

return?fib(?n?，val?);

}