Question

我想知道在c ++中是否存在某种优化或缓存，以防止常量之间的相同数学运算被重复，尤其是在循环中，从而降低了应用程序性能。例如：

for (int i = 0; i <= 100; i ++)
    std::cout << i << "meters / s:" << "=" << i * (3600/1000) << "Km / h" << endl;

上面的例子显然是虚构的，但它只是为了说明情况。它可能是一个百万倍的循环，有数百个涉及重复常数的计算。

然后我问：

“（3600/1000）”计算会在100次循环中重复运行吗？
这样，为了避免性能损失，我应该在循环之前将这个计算存储在一个常量变量中，并用该变量改变计算吗？
或者我不必担心它，因为c ++提供了一种自动优化这些情况的方法，以避免性能损失？
或者即使我改变3600为常数“a”而1000为常数“b”，也就是说，而不是3600/1000我有“a / b”，即使“a”和“b”是常数，但是操作是重复计算100次还是有任何优化？

我理解这个问题是相关的，因为它涉及应该采用的编程风格。

Answer 1

这听起来像是一个评论，但作为你担心的答案非常重要。

编译器比你聪明。

尝试编写快速代码时，这是一个非常好的经验法则。

编写可读的代码，编译器很可能会完成剩下的工作。

Answer 2

不要担心您展示的代码段。恒定折叠是一种基本的优化技术。循环展开也是如此（特别是对于固定的迭代次数）。

您唯一需要的是激活优化的编译器标志：clang / GCC上的-O3（或其他），MSVC的/ O3。

即使代码完美无缺，我建议给你的魔术常量一个名字来提高可读性：

constexpr static const auto SECONDS_IN_HOUR = 3600;
constexpr static const auto METERS_IN_KILOMETER = 1000;
constexpr static const auto FACTOR_KILOMETER_PER_HOUR_TO_METERS_PER_SECOND = static_cast<double>(SECONDS_IN_HOUR) / static_cast<double>(METERS_IN_KILOMETER);

因为这是constexpr，所以这些应该在编译时计算，并且结果不会导致运行时开销。这甚至可以在没有启用优化的情况下工作。

请注意，从C ++ 17开始，这些常量是隐式内联的。因此，如果您使用旧的编译器，可能需要进行一些更改。

Answer 3

有些cpu会在自己的缓存中重复计算。

我的建议是将结果放在那里，所以它永远不必这样做。也总是使用大括号，以防你以后添加更复杂的结构。

for(int i = 0; i <= 100; i ++) {
    std::cout << i << "meters / s:" << "=" << i * 3.6 << "Km / h" << endl;
}

对于其他更复杂的对象，可能只运行直接需要结果的计算，或预先计算并存储结果以供日后使用。

我应该避免循环中常量之间的操作吗？

3 个答案: