05 优化程序性能

优化程序性能

程序的目标：

1. 清晰简洁
2. 高性能

高性能的手段：

1. 适当的算法和数据结构
2. 编写易让编译器优化的代码
3. 多线程

本章的核心是：

1. 编写易让编译器优化的代码
2. 结合处理器来优化代码的执行

优化编译器的能力和局限性

哪些编码方式是编译器不好优化的？

1. 内存别名使用：编译器无法判断不同的指针是否会指向内存的同一个位置

代码案例：

void twiddle1(long *xp, long *yp){
  *xp += *yp;
  *xp += *yp;
}
void twiddle2(long *xp, long *yp){
  *xp += 2 * *yp;
}

2. 函数调用：编译器无法判断函数是否存在副作用，如修改了全局变量

代码案例：

long func();
long func1(){
  return f() + f() + f() + f();
}
long func2(){
  return 4*f();
}

表示程序性能

如何衡量程序的性能？什么是每元素的周期数（CPE）？

使用每元素的周期数（CPE）衡量，“元素”理解为需要被处理的数据量。
每元素的周期数（CPE）理解为处理元素所需的时钟周期

上图中的斜率就是每元素的周期数（CPE）

什么是最小二乘拟合，有什么用？

程序示例

示例代码：合并运算

优化级别对性能的影响

消除循环的低效率

循环中的低效代码？如何优化？

对上述的示例代码
循环中反复调用了一个结果不变得函数

改进：

编译器为何不自动优化？

受函数调用的副作用影响

消除不必要的寄存器消耗

哪些代码会造成不必要的寄存器消耗？如何优化？

上述案例代码中

*dest = *dest OP val

*dest的结果没有任何作用

但是却造成了寄存器的额外消耗

改进：

编译器为何不自动优化？

受内存别名使用的影响

理解现代处理器

剩下的章节内容：

1. 了解现代处理器的乱序执行
2. 利用乱序、并行提高程序性能