Question

考虑以下C代码。描述可以提高性能的三种不同优化（包括它们的名称），它们改进性能的原因以及优化后代码的外观。假设所有变量都在代码序列之前声明并启动/具有一些值。

 condition2 = condition1 | input_flag; 

 for(i=0;i<10000;i++){

   if ( (t1==0) && (t2==0) && (t3==0) ) 
      a = sin(45∗b∗3.14/180);  

   else  
      a = sin(135∗b∗3.14/180);  

   if ( condition2 & COND1 ) 
      DoOneThing(a);

   else if ( condition2 & COND2 ) 
      DoAnotherThing(a); 

   else 
      DoYetAnotherThing(a); 
 }

我在C中有以下代码示例。我正在学习性能优化的方法，但我对它很新，并且不知道如何优化以下代码......

也许一种方法是在循环内初始化a。但我想不出任何其他方法来优化它。

Answer 1

虽然大多数这些优化都是由自动优化编译器执行的，但仍然很好理解编译器背后的操作。
以下是一些可能性：

常量折叠

3.14除以180涉及两个编译时常量，因此可以提前计算并且只将结果存储在二进制中。这样可以节省运行时的计算速度，从而加快代码的执行速度。

3.14/180 = 0.0174444   // assume 64-bit precision, like a double

因此，代码变为：

for(i=0;i<10000;i++) {    
  if ( (t1==0) && (t2==0) && (t3==0) ) 
     a = sin(45*b*0.0174444);  
  else  
     a = sin(135*b*0.0174444);  

  if ( condition2 & COND1 ) 
     DoOneThing(a);
  else if ( condition2 & COND2 ) 
     DoAnotherThing(a); 
  else 
     DoYetAnotherThing(a); 
}

常见的子表达式消除

请注意，在a的赋值中，if语句的两边包含相同的计算。无论条件的评估如何都可以无条件地提升和完成。因此：
```
if ( (t1==0) && (t2==0) && (t3==0) ) 
   a = sin(45*b*0.0174444);  
else  
   a = sin(135*b*0.0174444);  
```
变为：
```
a = b*0.0174444;
if ( (t1==0) && (t2==0) && (t3==0) ) 
   a *= 45;  
else  
   a *= 135; 
a = sin(a); 
```
这并不能直接使代码执行得更快，尽管可以想象地减少代码的 size （因为同样的事情不会在两个不同的地方被评估两次地方），有时缩小尺寸可以提高速度（由于更好地利用缓存等）。

事实上，仔细观察，我们注意到temp在for循环的所有迭代中都是不变的，因为b未在循环内部进行修改。这意味着它可以升得更高：
```
 a = b*0.0174444;
 for(i=0;i<10000;i++) {
    if ( (t1==0) && (t2==0) && (t3==0) ) 
       a *= 45;  
    else  
       a *= 135; 
    a = sin(a); 

   // etc.
 } 
```
此将导致速度提升，因为现在我们不需要计算temp 10000次 - 我们只计算一次，存储它，并且每次重复使用它通过循环的时间。
循环不变代码促销

我们只是尝试了这种优化，但还有更多可以做的事情。查看for循环，您会看到唯一被修改的变量是i。在循环体中，没有表达式依赖于i的值，这意味着这些结果实际上都不需要在循环内部计算。因此，我们可以将它们提升到循环之外，这样它们只能完成一次，而不是重复10000次。

只有一点需要注意：我们不知道函数调用的内容（DoOneThing，DoAnotherThing和DoYetAnotherThing）是否在内部执行，因此我们无法做到做出任何假设。（编译器可以，如果函数的定义是可见的。）我们所知道的只是它们只依赖于a的值，所以我们只需要确保每个函数被调用10000次
```
  a = b*0.0174444;
  if ( (t1==0) && (t2==0) && (t3==0) ) 
      a *= 45;  
  else  
      a *= 135;
  a = sin(a);  

  if ( condition2 & COND1 )
      for(i=0;i<10000;i++)
          DoOneThing(a);
  else if ( condition2 & COND2 ) 
      for(i=0;i<10000;i++)
          DoAnotherThing(a);
  else 
      for(i=0;i<10000;i++)
          DoYetAnotherThing(a);
```
这将（显着）更快，因为我们不必每次都通过循环测试if条件，或进行任何其他计算。

当然可以进行其他优化，但这些是您可能希望看到的重要优化。正如其他人所评论的那样，这是非常可怕的代码。

优化以下代码块

1 个答案: