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

以下是我使用的一些快速而粗糙的优化技术。我认为这是“第一关”优化。

了解时间都花在了什么地方。是文件IO吗?是CPU时间吗?是因为网络吗?是数据库吗?如果IO不是瓶颈,优化IO是没有用的。

了解您的环境了解在哪里进行优化通常取决于开发环境。例如,在VB6中,通过引用传递比通过值传递慢,但是在C和c++中,通过引用传递要快得多。在C语言中,如果返回代码表明失败,尝试一些东西并做一些不同的事情是合理的,而在Dot Net中,捕获异常比尝试前检查有效条件要慢得多。

在频繁查询的数据库字段上构建索引。你几乎总是可以用空间来换取速度。

在要优化的循环内部,我避免了必须进行任何查找。找到循环外的偏移量和/或索引,并重用循环内的数据。

最小化IO尝试以一种减少必须读或写的次数的方式进行设计,特别是在网络连接上

减少抽象代码必须通过的抽象层越多,它就越慢。在关键循环内部,减少抽象(例如,揭示避免额外代码的低级方法)

对于带有用户界面的项目,生成一个新线程来执行较慢的任务使应用程序感觉反应更快,尽管不是。

你通常可以用空间来换取速度。如果有计算或其他密集的操作,看看是否可以在进入关键循环之前预先计算一些信息。

其他回答

首先,正如前面几个回答中提到的,了解是什么影响了您的性能——是内存、处理器、网络、数据库还是其他东西。这取决于…

...if it's memory - find one of the books written long time ago by Knuth, one of "The Art of Computer Programming" series. Most likely it's one about sorting and search - if my memory is wrong then you'll have to find out in which he talks about how to deal with slow tape data storage. Mentally transform his memory/tape pair into your pair of cache/main memory (or in pair of L1/L2 cache) respectively. Study all the tricks he describes - if you don's find something that solves your problem, then hire professional computer scientist to conduct a professional research. If your memory issue is by chance with FFT (cache misses at bit-reversed indexes when doing radix-2 butterflies) then don't hire a scientist - instead, manually optimize passes one-by-one until you're either win or get to dead end. You mentioned squeeze out up to the last few percent right? If it's few indeed you'll most likely win. ...if it's processor - switch to assembly language. Study processor specification - what takes ticks, VLIW, SIMD. Function calls are most likely replaceable tick-eaters. Learn loop transformations - pipeline, unroll. Multiplies and divisions might be replaceable / interpolated with bit shifts (multiplies by small integers might be replaceable with additions). Try tricks with shorter data - if you're lucky one instruction with 64 bits might turn out replaceable with two on 32 or even 4 on 16 or 8 on 8 bits go figure. Try also longer data - eg your float calculations might turn out slower than double ones at particular processor. If you have trigonometric stuff, fight it with pre-calculated tables; also keep in mind that sine of small value might be replaced with that value if loss of precision is within allowed limits. ...if it's network - think of compressing data you pass over it. Replace XML transfer with binary. Study protocols. Try UDP instead of TCP if you can somehow handle data loss. ...if it's database, well, go to any database forum and ask for advice. In-memory data-grid, optimizing query plan etc etc etc.

HTH:)

目前最重要的限制因素是有限的内存带宽。多核只会让情况变得更糟,因为带宽是在核之间共享的。此外,用于实现缓存的有限芯片区域也分配给了内核和线程,这进一步恶化了这个问题。最后,保持不同缓存一致性所需的芯片间信号也会随着核数的增加而增加。这也增加了一个惩罚。

这些是您需要管理的影响。有时是通过对代码的微观管理,但有时是通过仔细考虑和重构。

很多注释已经提到了缓存友好的代码。至少有两种不同的风格:

避免内存读取延迟。 降低内存总线压力(带宽)。

第一个问题与如何使数据访问模式更规则有关,从而使硬件预取器更有效地工作。避免动态内存分配,这会将数据对象分散在内存中。使用线性容器代替链表、散列和树。

第二个问题与提高数据重用有关。修改算法以处理适合可用缓存的数据子集,并在数据仍在缓存中时尽可能多地重用这些数据。

更紧密地封装数据并确保在热循环中使用缓存线路中的所有数据,将有助于避免这些其他影响,并允许在缓存中安装更多有用的数据。

不像之前的答案那么深入或复杂,但下面是: (这些更多是初级/中级水平)

明显:干 向后运行循环,所以总是与0比较,而不是与变量比较 尽可能使用位操作符 将重复的代码分解为模块/函数 缓存对象 局部变量具有轻微的性能优势 尽可能限制字符串操作

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。

添加这个答案,因为我没有看到它包括在所有其他。

最小化类型和符号之间的隐式转换:

这至少适用于C/ c++,即使你已经认为你已经摆脱了转换——有时测试在需要性能的函数周围添加编译器警告是很好的,特别是注意循环中的转换。

特定于GCC:您可以通过在代码周围添加一些冗长的pragmas来测试这一点,

#ifdef __GNUC__
#  pragma GCC diagnostic push
#  pragma GCC diagnostic error "-Wsign-conversion"
#  pragma GCC diagnostic error "-Wdouble-promotion"
#  pragma GCC diagnostic error "-Wsign-compare"
#  pragma GCC diagnostic error "-Wconversion"
#endif

/* your code */

#ifdef __GNUC__
#  pragma GCC diagnostic pop
#endif

我曾见过一些案例,你可以通过减少这样的警告所带来的转化率来获得几个百分点的加速。

在某些情况下,我有一个带有严格警告的头,我保留了这些警告,以防止意外转换,然而这是一种权衡,因为您可能最终会为安静的故意转换添加大量强制转换,这可能会使代码更加混乱,而收益却微乎其微。