C++ 函數提高執行效率的最佳實務有哪些？

为了提升 C 函数的执行效率，最佳实践包括：减少不必要的函数调用；内联小函数；优化循环（使用范围循环、register 关键字、避免循环中函数调用）；避免动态分配（使用内存池和预分配的容器）；使用常量表达式。

提升 C 函数执行效率的最佳实践

在大型复杂项目中，函数的执行效率至关重要。以下最佳实践可以显著提高 C 函数的性能：

1. 减少函数调用次数

• 尽力避免不必要的函数调用，因为它们会产生开销。
• 考虑内联小函数或将函数调用移动到循环外。

2. 内联函数

• 使用 inline 关键字内联小函数，这可以消除函数调用的开销。
• 仅对频繁调用的简单函数进行内联，因为内联会增加代码大小。

3. 优化循环

• 尽可能使用范围循环（for (auto& element : container)）而不是迭代器。
• 使用 register 关键字将局部变量存储在寄存器中，以加快访问速度。
• 避免在循环中进行函数调用。

4. 避免动态分配

• 动态分配（使用 new 和 delete）会产生开销。
• 考虑使用内存池和预分配的容器来减少动态分配。

5. 使用常量表达式

• 将表达式标记为 constexpr 可以使编译器在编译时求值，从而消除运行时开销。
• 使用常量变量而不是每次计算值。

实战案例：优化斐波那契序列函数

考虑以下未经优化的斐波那契序列函数：

int fib(int n) {
  if (n <= 1) {
    return n;
  } else {
    return fib(n - 1) + fib(n - 2);
  }
}

通过应用以上最佳实践，我们可以大幅提高其效率：

inline int fib(int n) {
  static const int fib_cache[] = {0, 1, 1};
  if (n <= 2) {
    return fib_cache[n];
  } else {
    register int prev = 1;
    register int current = 1;
    for (int i = 3; i <= n; ++i) {
      register int next = prev + current;
      prev = current;
      current = next;
    }
    return current;
  }
}

在优化后的函数中，我们：

• 利用常量缓存存储已计算的值。
• 使用寄存器变量优化循环性能。
• 减少了不必要的递归调用。

通过这些优化，函数的执行效率显著提高，尤其是在输入较大的 n 值时。

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