在这个网站上已经有很多性能问题了,但是在我看来,几乎所有的问题都是非常具体的,而且相当狭窄。几乎所有人都重复了避免过早优化的建议。

我们假设:

代码已经正常工作了 所选择的算法对于问题的环境已经是最优的 对代码进行了测量,并隔离了有问题的例程 所有优化的尝试也将被衡量,以确保它们不会使事情变得更糟

我在这里寻找的是策略和技巧,在一个关键算法中,当没有其他事情可做,但无论如何都要挤出最后百分之几。

理想情况下,尽量让答案与语言无关,并在适用的情况下指出所建议的策略的任何缺点。

我将添加一个带有我自己最初建议的回复,并期待Stack Overflow社区能想到的任何其他东西。


当前回答

谷歌方法是一个选项“缓存它..”只要可能,不要碰磁盘。”

其他回答

减少可变大小(在嵌入式系统中)

如果您的变量大小大于特定体系结构上的单词大小,则会对代码大小和速度产生重大影响。例如,如果你有一个16位系统,经常使用一个长int变量,然后意识到它永远不能超出范围(−32.768…32.767)考虑将其减少到短int。

从我的个人经验来看,如果一个程序已经准备好或几乎准备好了,但是我们意识到它占用了目标硬件程序内存的110%或120%,那么对变量进行快速归一化通常可以解决这个问题。

到这个时候,优化算法或部分代码本身可能会变得令人沮丧的徒劳:

重新组织整个结构,程序就不再像预期的那样工作,或者至少引入了许多错误。 做一些聪明的技巧:通常你花了很多时间优化一些东西,并发现代码大小没有或很小的减少,因为编译器无论如何都会优化它。

Many people make the mistake of having variables which exactly store the numerical value of a unit they use the variable for: for example, their variable time stores the exact number of milliseconds, even if only time steps of say 50 ms are relevant. Maybe if your variable represented 50 ms for each increment of one, you would be able to fit into a variable smaller or equal to the word size. On an 8 bit system, for example, even a simple addition of two 32-bit variables generates a fair amount of code, especially if you are low on registers, while 8 bit additions are both small and fast.

你在什么硬件上运行?您是否可以使用特定于平台化的优化(如向量化)? 你能找到更好的编译器吗?比如从GCC换成Intel? 你能让你的算法并行运行吗? 可以通过重新组织数据来减少缓存丢失吗? 可以禁用断言吗? 对编译器和平台进行微优化。在if/else语句中,把最常见的语句放在前面

有时改变数据的布局会有所帮助。在C语言中,可以从数组或结构切换到数组结构,反之亦然。

您可能应该考虑“谷歌视角”,即确定您的应用程序如何在很大程度上实现并行和并发,这也不可避免地意味着在某种程度上考虑将您的应用程序分布在不同的机器和网络上,这样它就可以理想地与您投入的硬件几乎线性扩展。

另一方面,谷歌人员也以投入大量人力和资源来解决他们正在使用的项目、工具和基础设施中的一些问题而闻名,例如,通过拥有一个专门的工程师团队来破解gcc内部,以便为Google典型的用例场景做好准备,从而对gcc进行整个程序优化。

类似地,分析应用程序不再仅仅意味着分析程序代码,还包括它周围的所有系统和基础设施(想想网络、交换机、服务器、RAID阵列),以便从系统的角度识别冗余和优化潜力。

我大半辈子都在这里度过。大致的方法是运行你的分析器并记录它:

Cache misses. Data cache is the #1 source of stalls in most programs. Improve cache hit rate by reorganizing offending data structures to have better locality; pack structures and numerical types down to eliminate wasted bytes (and therefore wasted cache fetches); prefetch data wherever possible to reduce stalls. Load-hit-stores. Compiler assumptions about pointer aliasing, and cases where data is moved between disconnected register sets via memory, can cause a certain pathological behavior that causes the entire CPU pipeline to clear on a load op. Find places where floats, vectors, and ints are being cast to one another and eliminate them. Use __restrict liberally to promise the compiler about aliasing. Microcoded operations. Most processors have some operations that cannot be pipelined, but instead run a tiny subroutine stored in ROM. Examples on the PowerPC are integer multiply, divide, and shift-by-variable-amount. The problem is that the entire pipeline stops dead while this operation is executing. Try to eliminate use of these operations or at least break them down into their constituent pipelined ops so you can get the benefit of superscalar dispatch on whatever the rest of your program is doing. Branch mispredicts. These too empty the pipeline. Find cases where the CPU is spending a lot of time refilling the pipe after a branch, and use branch hinting if available to get it to predict correctly more often. Or better yet, replace branches with conditional-moves wherever possible, especially after floating point operations because their pipe is usually deeper and reading the condition flags after fcmp can cause a stall. Sequential floating-point ops. Make these SIMD.

我还喜欢做一件事:

将编译器设置为输出程序集清单,并查看它为代码中的热点函数发出了什么。所有那些聪明的优化,“一个好的编译器应该能够自动为你做”?实际的编译器可能不会执行这些操作。我见过GCC发出真正的WTF代码。