C++编程效率

Question

这是我从 Microsoft Developer Network 复制的一些代码
http://msdn.microsoft.com/en- us/library/dd162487(v=VS.85).aspx

LRESULT APIENTRY WndProc(HWND hwnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam) 
{

**PAINTSTRUCT ps;  
HDC hdc;**

switch (message) 
{ 
    case WM_PAINT: 
        hdc = BeginPaint(hwnd, &ps); 
        TextOut(hdc, 0, 0, "Hello, Windows!", 15);
        EndPaint(hwnd, &ps); 
        return 0L; 

    // Process other messages.   
} 
} 

我可能是错的，但我认为每次编译器运行这样的语句时：

int var1  
double var2  
char var3[]  
PAINTSTRUCT ps  
HDC hdc  

计算机都会创建一个新变量。至少这是合乎逻辑的想法，因为这就是您想要创建新变量时所写的内容，对吧？

我也一直认为，如果你有这样的代码块：

for(int i = 0; i < 100; i++)
    int sum = i;

计算机将创建 100 个不同的变量，所有变量都具有相同的名称 sum 以及包含在 i 中的一些值

在上面的示例代码中，函数 WndProc 在程序过程中将被多次调用，但是函数创建的两个变量“ps”和“hdc”只会在函数执行的某些时候使用。

那么计算机是否会生成许多永远不会使用的独立的额外 PAINTSTRUCT 和 HDC 变量？
像这样在 case WM_PAINT: 之后声明“ps”和“hdc”不是至少稍微更有效吗？

case WM_PAINT:
{ 
     **PAINTSTRUCT ps;  
     HDC hdc;**

     hdc = BeginPaint(hwnd, &ps); 
     TextOut(hdc, 0, 0, "Hello, Windows!", 15);
     EndPaint(hwnd, &ps); 
 }
 return 0L; 

Answer 1

我可能是错的，但我认为每次编译器运行这样的语句时：

int var1  
double var2  
char var3[]  
PAINTSTRUCT ps  
HDC hdc  

计算机将创建一个新变量。

这些变量对应于运行时的存储空间。由于它们是本地变量，因此它们可能位于堆栈上，为这些本地变量分配空间就像移动堆栈指针一样简单。这速度快得惊人。

我也一直认为，如果你有这样的代码块：
for(int i = 0; i < 100; i++)
int 总和 = i;

计算机将创建 100 个不同的变量，所有变量都具有相同的名称“sum”和“i”中包含的一些值

这里可能发生的情况是，堆栈上的相同位置将被循环的每次迭代重用。

像这样在 case WM_PAINT: 之后声明“ps”和“hdc”不是至少稍微更有效吗？

不，它们是本地变量，它们可能在堆栈上分配，并且一旦进入方法，它们的空间就会被保留，与您在代码中声明它们的位置无关。

最后，担心这里的性能充其量只是微优化。专注于代码的含义。让编译器尽可能有效地将其翻译为可执行代码。仅当您遇到的性能问题无法满足客户的预期性能要求时，您才应该开始担心。

Answer 2

你是对的，计算机将声明大量局部变量，但幸运的是，这是非常有效的。首次调用函数时，编译器通常将生成局部变量的代码作为单个汇编指令输出，因此创建这些变量的开销可以忽略不计。在您的循环示例中，编译器通常不会多次创建和销毁变量。相反，它创建一次，它们在循环的每次迭代中重用该空间。换句话说，变量在每次迭代中逻辑被创建和销毁，但在生成的代码中它实际上在多个迭代之间共享。

作为更一般的规则，不要担心程序的效率，除非您有特定的理由相信您的性能低于应有的水平。您的首要任务应该是编写干净、优雅的代码，而不是第一次就优化代码，因为如果没有实际运行程序，就很难知道您的优化是否会对程序的运行时产生有用的影响。通常，您会使用分析器来确定代码的哪些位置速度较慢，然后将优化工作集中在那里。

Answer 3

对于原始局部变量（指针、int、double、float 等）和原始数组，声明变量确实会为其“分配”空间，但实际发生的只是编译器说“我要要调用堆栈上的这个位置，请在堆栈指针下方三个字，i。”没有实际的计算发生——根本没有执行任何指令！因此，在循环内部或外部声明“sum”绝对没有任何区别！

然而，对于本地声明的类实例，情况有所不同。声明对象意味着进入块时将调用构造函数，退出块时将调用析构函数，并且确实导致指令被执行 - 所以你需要当心。

Answer 4

计算机将创建一个新变量

这只是表面上的事实。从技术上讲，处理器实际上所做的是将堆栈指针移动到一定的长度。如果您声明的变量没有任何构造函数，那么此操作的开销几乎为零。

那么计算机是否会生成许多永远不会使用的单独的、额外的 PAINTSTRUCT 和 HDC 变量？

不，这不是真的，一旦函数返回，为这些变量分配的所有堆栈空间都会被回收，不会浪费任何东西。

像这样在 case WM_PAINT: 之后声明“ps”和“hdc”不是至少稍微更有效吗？

不太可能。无论您将这些变量的声明放在何处，编译器都可能会在堆栈中看到这些变量的声明和分配的空间。同样，只要变量没有构造函数，情况就是如此。如果它们这样做，那么将它们放入案例中将节省对构造函数的调用。

Answer 5

只要具有相同的结果，编译器就会对您的代码进行重大更改。特别是在发布（非调试）版本中。

这意味着如果您有未使用的代码、过早声明变量或有未在循环外部使用的变量，编译器可能会删除或移动它们。

/* If you never use these, the compiler will probably throw them out */
int var1;
double var2;
char var3[];
PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc;

/* Nothing here effects other code, so the code will probably be removed */
for(int i = 0; i < 100000; ++i)
{
    int j = i * 7;
}

除非您有非常强烈的性能要求，否则您能做的最好的事情就是使代码更具可读性。如果变量在较小的范围内使用，请将其放置在那里，因为它更易于阅读，而不是因为它可能会使您的程序更快。

计算机非常擅长运行您所谈论的代码类型，您只需使用 CPU 和内存。实际上可以获得良好性能改进的地方是当您处理相对较慢的设备（例如网络）或从磁盘读取时。在这些情况下，单个字节的内存很重要。

CPU/内存优化最有意义的地方是在更复杂的算法中，或者当您处理大量数据时，例如图形或搜索算法。

这并不是说您不应该考虑优化 - 只是您应该选择您的战斗。优化大多数程序中代码的可读性，并在您拥有更复杂的算法，或者您正在处理低级图形或复杂的数据结构/算法时优化性能，然后，仅当您经过测试时你的程序出了一点问题，发现它运行得很慢。