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C++循环优化：提升性能的关键技巧

C++

引言：
在C++编程中，循环是一种常见的结构，然而 ， 通常情况下 ， 我们可能会忽视循环中的一些细微的效率问题，这些问题可能会导致大量的时间浪费 。本文将介绍一些优化C++循环的技巧，帮助您提升程序的性能 。

C++循环优化：提升性能的关键技巧

文章插图
 典型的“未优化”C++循环我们首先来看一个典型的“未优化”C++循环示例：int mAIn(){  std::vector<uint32_t> vec;  // 填充向量  for(int i=0; i<10000000; i++)  {    vec.push_back(i);  }  // 对向量的值进行1000次求和  for (int i = 0; i < 1000; i++)  {    uint64_t sum = 0;    for (std::vector<uint32_t>::const_iterator itr = vec.begin();        itr != vec.end();        itr++)    {      sum += *itr;    }    std::cout << sum << std::endl;  }} 在没有进行任何优化的情况下，该代码的执行时间为551.97秒 。使用缓存的“end()”迭代器该优化技巧主要是避免在每次循环迭代时对vec.end()进行查找 ， 而是将其缓存起来，以避免重复查找的开销 。代码示例如下：【C++循环优化：提升性能的关键技巧】int main(){  std::vector<uint32_t> vec;  for(int i=0; i<10000000; i++)  {    vec.push_back(i);  }  for (int i=0; i<1000; i++)  {    uint64_t sum = 0;    // 缓存vec.end()以避免重复查找    std::vector<uint32_t>::const_iterator itr, end(vec.end());     for (itr = vec.begin();        itr != end;        itr++)    {      sum += *itr;    }    std::cout << sum << std::endl;  }} 经过该优化后，代码的执行时间减少至524.81秒，相比未优化版本有了5%的改进 。使用前置递增代替后置递增迭代器将后置递增(itr++)改为前置递增(++itr)是一种简单的优化方法，它可以显著提高循环的执行效率 。代码示例如下：int main(){  std::vector<uint32_t> vec;  // 使用前置递增代替后置递增  for(int i=0; i<10000000; ++i)  {    vec.push_back(i);  }  for (int i=0; i<1000; ++i)  {    uint64_t sum = 0;    std::vector<uint32_t>::const_iterator itr, end(vec.end());    // 使用前置递增代替后置递增    for (itr = vec.begin();        itr != end;        ++itr)    {      sum += *itr;    }    std::cout << sum << std::endl;  }} 经过这一简单的改变 ， 代码的执行时间减少至323.58秒，相比未优化版本有了38%的改进 。使用std::for_each算法我们可以使用std::for_each算法来进一步优化循环 。std::for_each算法会自动缓存.end()并使用前置递增代替后置递增操作 。但需要注意的是，在关闭优化的情况下，编译器无法内联调用Sum和Increment函数，这可能会导致性能下降 。代码示例如下：struct Sum{  uint64_t m_sum;  Sum()    : m_sum(0)  {  }  void operator()(uint32_t i)  {    m_sum += i;  }};struct Increment{  int m_value;  Increment(int i)    : m_value(i)  {  }  int operator()()  {    return m_value++;  }};int main(){  std::vector<uint32_t> vec;  // 使用Increment生成器生成10000000个值  std::generate_n(back_inserter(vec), 10000000, Increment(0));  for (int i = 0; i < 1000; ++i)  {    uint64_t sum = 0;    // 使用std::for_each进行循环求和    std::for_each(vec.begin(), vec.end(), Sum(sum));    std::cout << sum << std::endl;  }}


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