在分享這些性能優化技巧之前，需要說明以下幾點：

• 不要過早優化性能
• 現代編譯器的優化能力很強大
• 80%的性能問題集中于20%的代碼中

但是由于編譯器的優化非常小心，它必須確保優化前后執行的效果是保持一致的，因此有些時候它會變得保守，并不能幫你優化太多。

本文所需要的是在平常不需要花費太多力氣，養成習慣，并且對程序性能有好處的小技巧。

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示例程序

為了說明本文所提到的技巧效果，先看一個示例程序，程序的目的非常簡單，就是將字符串中的小寫字母轉換為大寫),以下是完整可編譯運行代碼：

#include<stdlib.h> 
#include<stdio.h> 
#include<time.h> 
#include<ctype.h> 
#include<string.h> 
#include<sys/time.h> 
#define MAX_LEN  1024*1024 
void printCostTime(struct timeval *start,struct timeval *end) 
{ 
    if(NULL == start || NULL == end) 
    { 
        return; 
    } 
    long cost = (end->tv_sec - start->tv_sec) * 1000 + (end->tv_usec - start->tv_usec)/1000; 
    printf("cost time: %ld ms\n",cost); 
} 
int main(void) 
{ 
    srand(time(NULL)); 
 
    int min = 'a'; 
    int max = 'z'; 
    char *str = malloc(MAX_LEN); 
    //申請失敗則退出 
    if(NULL == str) 
    { 
        printf("failed\n"); 
        return -1; 
    } 
    unsigned int i = 0; 
    while(i < MAX_LEN)//生成隨機數 
    { 
        str[i] = ( rand() % ( max - min ) ) + min; 
        i++; 
    } 
    str[MAX_LEN - 1] = 0;  
    //統計時間 
    struct timeval start,end; 
    gettimeofday(&start,NULL); 
    for(i = 0;i < strlen(str) ;i++) 
    { 
        str[i]  = toupper( str[i] ); 
    } 
    gettimeofday(&end,NULL); 
    printCostTime(&start,&end); 
    free(str); 
    str = NULL; 
    return 0; 
} 

隨機數的生成可參考《隨機數生成的方法》。我們主要關注下面的部分：

for(i = 0;i < strlen(str) ;i++) 
{ 
    str[i]  = toupper( str[i] ); 
} 

很簡單，對不對?

運行看看時間：

$ gcc - -o loop loop.c 
$ ./loop 
cost time: 42103 ms 

總共花了42秒多!(機器處理能力不同運行結果將會有較大差異)

消除低效循環

終于來到了我們的優化環節，我們觀察代碼其實很容易發現，每次循環的時候都會執行一次strlen計算字符串的長度，而這個計算具有以下特點

每次結果一致，屬于重復計算

strlen時間復雜度為O(N)，也就是說，字符串越長，它需要的時間也就越多

一般情況下的使用是沒有太大問題的，但是問題在于，如果是在一個多次循環中，它能極大的影響效率。

到這里，優化方法想必你也清楚了，那就是將計算結果不會改變的計算移到循環外。代碼如下：

unsigned int len = strlen(str); 
for(i = 0;i < len ;i++) 
{ 
    str[i]  = toupper( str[i] ); 
} 

那么再次運行的結果如何呢?

$ gcc -O0 -o loop loop.c 
$ ./loop 
cost time: 4 ms 

看到沒有，4ms，將近一萬的性能提升!而這個數值將會隨著字符串長度的增長進一步擴大。驚不驚喜，意不意外?

總結

實際上，本文的例子是比較極端的，然后實際中就可能隱藏著很多類似的代碼：

• 在循環中計算，但是每次結果都一樣
• 并且該計算的復雜度不是O(1)

對于這類代碼，在不絕對影響可讀性的情況下，完全可以將其移到循環外。

思考

如果是C++的string，循環時通過str.length()獲取長度，會如此影響性能嗎?為什么?