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加快程式執行速度的技巧

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轉自:http://www.azure.com.cn/article.asp?id=192

通 常影響程式執行速度的地方,都是在執行次數最多的地方。比如顯示一張800*600的256色圖形,如果在設定調色盤時浪費了0.001秒,那麼對整個程 序不會有很大影響,因為設定調色盤的操作只要作一次就完成,但是每繪出一點要多浪費0.001秒,那麼整張圖畫完就會慢上800*600*0.001秒, 這是一個相當可觀的數目。下面介紹一些常用的技巧。

一.儘量使用整數,少用浮點數
  整數運算比浮點數快得多,而在繪圖程式中用到小數點的機會實在少之又少,所以這是很容易做到的技巧。

二.避免乘法與除法
  乘法與除法都是相當浪費CPU運算時間的一種運算,所以在繪圖程式中應儘量避免,在無法避免時,如果乘除的數目為2次方,例如2、4、8、16等,則可改用左移或右移來取代:

a*2^n-->a<<n 例:a*16-->a<<4
a/2^n-->a>>n 例:a/32-->a>>5

  上式中2^n表示2的n次方。

三.少用求模運算
  求模的運算(%)通常也是用乘除來完成的,所以速度很慢,我們也要儘量避免,當然如果除數為2的次方,那麼可以改用&來替代:

a%2^n --> a&(2^n-1)

例:a%8 --> a&0x07


注意,如果除數不是2的次方,絕不能用&來替代。

四.複雜的二維計算改用查表法
  所謂查表法,就是事先將一些運算結果存入表格中,然後在需要時直接取出來使用而不必再做運算。最常見的例子就是在做圖形旋轉時,往往會用到sin()、cos()等函式來計算角度,如果能將這些運算結果事先存於表格中,那麼必能省下相當多的時間。
  對於較簡單的顯示圖形的程式,我們也可以利用查表法來避免乘法的使用。例如在320*200*256模式下,我們要在(x,y)的地方畫出一點,那麼必然要做(y*320+x)的計算,如果能將每一條起始掃描線的位置事先算出並存入表格中:

unsinged table[200];
for( i=0; i<200; i++ )
table[i] = i * 320;

那麼在繪點時便可以直接使用下面的方法來取得位置:

table[y] + x;

避免了乘法運算,這就是“以空間換取時間“的做法。還有一種變形的查表法也值得一提,那就是如果在程式中有很多地方都用到了相同的運算,那麼可以事先算出結果並加以儲存,例如:

......
MaxSize = width * height * 3 + 200;
......
MinSize = width * height * 3 - 100;
......

則可先算出size:

size = width * height * 3;
......
MaxSize = size + 200;
......
MinSize = size - 100;
......

五.將耗時的運算移到迴圈之外
  通常在迴圈內的程式碼會執行較多次,所以應減少耗時的運算,例如320*200*256模式政繪製一個實心的矩形時:

char far *vp = (char far *)0xA0000000L;
for( y=50; y<150; y++ )
for( x=100; x<200; x++ )
*(vp+y*320+x) = 0x0f;

可以改成:

char far *vp = (char far *)0xA0000000L;
char far *p;
for( y=50; y<150; y++ )
{
p = vp+y*320+100; /* 將乘法移出內層迴圈*/
for( x=100; x<200; x++ )
*(p++) = 0x0f;
}

再進一步還可以更上一層樓,將乘法完全移出迴圈:

char far *vp = (char far *)0xA0000000L;
char far *p;
int offset = 320-(200-100);
p = vp+50*320+100;
for( y=50; y<150; y++ )
{
for( x=100; x<200; x++ )
*(p++) = 0x0f;
p += offset;
}

其中offset的值正是矩形中最右邊的一點到下一條掃描線最左邊一點的差距值。

六.使用暫存器變數
  暫存器的存取速度要比記憶體快,一般c/c++編譯器都至少提供1~2個暫存器變數給程式使用,我們應該將使用最頻繁的變數定義成暫存器變數,這樣可以加快執行效率,例如:

register int i;
for( i=0; i<3000; i++ )
*(p+i) = 0x0f;

七.編譯器的設定
   在編譯程式時,我們也可以通過某些設定來加快程式效率,例如,產生最快的執行速度的最佳化,不做堆疊溢位檢查等,如果你使用tc20,那麼只要在 Option選單中選Compiler/Optimizations,然後選擇底部的Fastest Code按鈕便可。讀者可以自行參考相關手冊。