一、程序效率


程序效率，是用执行的步骤（step）数――时间复杂度、占内存的多少来衡量的――空间复杂度。完成某项工作，执行的步骤（step）的次数最少、
占用内存最小是程序员所追求的。特别是嵌入式系统的开发，内存等资源都是有限的。

因此，提高效率的着眼点应该是

减少执行次数

减少占用空间




二、效率改善的指导原则


-满足正确性、可靠性、健壮性、可读性等质量因素的前提下，设法提高程序的效率；
如果程序的正确性、可靠性得不到保证，提高效率就失去了根本；
如果程序的健壮性得不到保证，提高效率就失去了目标；
如果程序的可读性得不到保证，提高效率就失去了方向；


-以提高程序的全局效率为主，提高局部效率为辅；
如何只从局部角度出发，局部效率的改善一般对全局效率改善作用不大，有时甚至影响全局效率的改善；
应该从全局角度出发，整体考虑，作出统一改善的调整，有的时候局部利益为配合整体需要应作出牺牲；


-在优化程序的效率时，应当先找出限制效率的“瓶颈”；
非关键点的改善，不会根本改变效率的现状；
先进行一些基准数据测量和问题收集，寻找提高效率的关键点；
有时一次关键的改动还不能解决问题，还需要进一步的数据测量和持续的改进，直到符合要求；


-先优化数据结构和算法，再优化执行代码；
因为O(n2)的算法写不出O(nlog2n)的程序，因此写程序前应该考虑数据结构和算法的选择和优化；
如果你已经选择了正确的算法，那么只有到了写程序的最后，才有可能去关心执行代码的优化问题；


-时间效率和空间效率可能对立，此时应当分析那个更重要，作出适当的折衷；
一般来讲，在空间允许的时候，我们会花费空间换取时间效率的大幅提升；
当空间受限－－时间效率和空间对立的时候，我们根据需要，在两者之间作出适当折中；


三、时间效率改善的考虑


-减少内存分配的次数

一次能够申请的内存，就不要多次申请；

被多次访问函数中存储“不变量”的变量请定义成为static。如：


GetLocalHostName(char* name) 
{     
	char funcName[] = "GetLocalHostName";

        sys_log( "%s begin......", funcName ); 
	... 
	sys_log( "%s end......", funcName ); 
} 


如果这是一个经常调用的函数，每次调用时都要对funcName进行分配内存，这个开销很大啊。把这个变量声明成static吧，当函数再次被调用时，就会省去了分配内存的开销，执行效率也很好。 

-提高循环体效率

减少循环次数

减少循环体内执行语句的数量
在多重循环中，如果有可能，应当将最长的循环放在最内层，最短的循环放在最外层，以减少CPU 跨切循环层的次数

下面例子a和例子b的功能一样，但效率不同

例a:   
for (i=0; i<5;i++)
{
	for (j=0; j<100; j++)
	{
		Dothing();
	}
}
例b:   
for (j=0; j<100;j++)
{
	for (i=0; i<5; i++)
	{
		Dothing();
	}
} 


-减少指针定位

指针(->)使用很方便，但实际运行往往需要进行地址计算；不必要的地址计算会导致性能的下降；

尽可能减少->的多级嵌套。


-提高数学表达式的效率

a*b + a*c = a*(b+c); 减少一次乘法，但不改变表达式的意义。

b/a + c/a = (1/a)*(b+c); 把两次除法变成一次除法和一次乘法，在几乎所有的平台上，除法都比乘法慢。

(a || b ) && c ) = c && ( a || b ); 当c为假时，第一个表达式要计算( a || b )，第二个表达式则不计算。

四、空间效率改善的考虑


合理结构体成员定义顺序：按照类型从小到大，相同类型连续存放

例a和例b的占用的空间是不同的：

例a
typedef  struct {
	short   a;
	int     b;
	short   c;
} AA_t;
例b
typedef struct
	short   a;
	short   c;
	int     b;
} BB_t 


-冗余数据压缩，可以减少对内存的占用

  如有些矩阵数据的存储。有些矩阵中的非零元素很少，可以考虑通过只存储非零数据来减少对存储空间的占用。


-动态内存使用的方式，可以提高内存的利用率。

  追求空间的效率和追求时间的效率，往往是矛盾的，需要全面权衡。


-减少代码的行数可以减少ROM的占用

   对于嵌入系统而言，ROM资源是很宝贵的。减少代码行数是减少ROM占用量 的有效途径；

   减少代码行的方法：
消除冗余代码可以有效减少代码行数
通过函数指针和函数表可以减少程序代码规模



四、几个实例



效率改善的例A


请理解下面的代码
for( int i = 0; i < numPixels;i++ )
{   
	rendering_context->back_buffer->surface->bits[i] = some_value; 
}


做如下修改是否更好
unsigned char *back_surface_bits = rendering_context->back_buffer->surface->bits;
for( int i = 0; i < numPixels;i++ )
{   
	back_surface_bits[i] = some_value;
}


还可以进一步修改
unsigned char *back_surface_bits = rendering_context->back_buffer->surface->bits;
for( int i = 0; i < numPixels;i++,back_surface_bits++ )
{   
	*back_surface_bits = some_value;
}


效率改善的例B


问题：有一组处理函数:functionA, functionB,… functionZ,它们的函数形式如下
	int functionA(int event)
	int functionB(int event)
	……
	int functionZ(int event)


他们分别是不同状态(A,B…,Z)的处理。编写这段处理代码，我们该如何做？

下面代码可行吗？
switch (status) {
	case A:    functionA(event)
		break;
	case B:    functionB(event)
		break;
	……
	case Z:    functionZ(event) 
		break;
}


可行！但是不好！原因是生成目标代码大，而且可维护弱一些。

这么做可以解决上面提到的缺点
typdef  int (*pFunc)(int event);
typedef enum {   A =0,
	B,
	…
	Z
} Status_t;


pFunc  functionlist[Z] ={   
	functionA,
	functionB,
	…
	functionZ
}; 


Status_t   status;
……
status被赋值
……
functionlist[status](event);	


这么做是不是更好？