Cod de înaltă performanță

 

Cod performant

 

Fiecare programator dorește să obțină un cod de înaltă performanță sau optimizarea codului din mai multe motive bune, acestea fiind următoarele:

⦁ Pentru a face codul să ruleze mai repede

⦁ Pentru a efectua un număr mai mic de operații de intrare și ieșire 

⦁ Pentru a utiliza o cantitate mai mică de memorie 

⦁ Pentru a obține un cod curat și clar, cu un număr mai mic de pași care sunt lizibili și eficienți.

Citibilitatea codului facilitează fiecărui dezvoltator să înțeleagă codul cu ușurință. În timp ce eficiența codului permite dezvoltatorului să modifice cu ușurință codul, atunci când este necesar, cu ușurință.

Este important să scrieți cod lizibil și eficient, astfel încât să devină ușor de citit și înțeles codul când un alt programator îl modifică sau îl folosește ulterior. 

Eficiența codului direct legată de eficiența algoritmică și viteza de execuție a programelor software în timpul rulării. Scopul final al codificării de înaltă performanță este de a minimiza utilizarea resurselor și timpul de finalizare a sarcinilor, cu un risc minim pentru afaceri sau mediul de operare.

Calitatea unui produs software depinde în mare măsură de eficiența codului.

Oferă un impuls utilizării aplicațiilor software sau a instrumentelor de către utilizatori atunci când rulează mai rapid și fără probleme, fără erori. Mai mult timp de execuție sau de execuție al unei aplicații software poate frustra utilizatorii și îi poate îndepărta de afacerea dvs.

Codurile de înaltă performanță sunt simple și curate și pot fi modificate și înțelese în orice stadiu de dezvoltare. Prin urmare, există întotdeauna mai puține șanse de erori datorită complexității mai mici a codurilor de programe adoptate.

Codurile eficiente sunt mai ușor de citit, înțeles și executat și, prin urmare, pot fi utilizate din nou și din nou, după cum și când este necesar, și în alte aplicații. Acest lucru va reduce timpul, efortul și costurile în timpul etapei de dezvoltare software.

Dacă codul este curat, devine mult mai ușor să prindă și să corecteze erorile din cod.

Codul eficient oferă întotdeauna fiabilitate și robustețe, deoarece poate gestiona bine orice date neașteptate fără a provoca un accident sau erori.

Este întotdeauna important să mențineți echilibrul între scrierea unui cod eficient și un cod lizibil.

Cele două lucruri cele mai importante pentru a face un cod eficient și lizibil este să folosești corect funcțiile și variabilele pentru a evita repetările inutile și a neglija scrierea prea multor pași într-o singură linie, deoarece îngreunează programatorului să înțeleagă un astfel de program mai târziu.

 

Caracteristici ale codului performant

⦁ Eliminarea codului inutil sau redundant

Use Utilizarea optimă a spațiului de memorie și a timpului de acces la memorie pentru a asigura cea mai bună runtime și viteză pentru un algoritm

⦁ Faceți uz de componente reutilizabile după cum este necesar.

⦁ Tratați toate erorile și excepțiile cu ajutorul tehnicii de identificare a blocurilor, a diagramelor de flux de date și a logicii

⦁ Codificarea este în concordanță cu proiectarea, logica și fluxul

⦁ Cea mai bună utilizare a accesului la date și a tehnicilor de gestionare a datelor

⦁ Cea mai bună utilizare a tipurilor de date, a structurilor de date, a variabilelor și a altor concepte de programare conform algoritmului.

Faceți uz de practicile standard de codificare aplicabile software-ului conex.

⦁ Codificare echilibrată între lizibilitate și eficiență 

Acum să vedem în detaliu cum putem obține un cod de înaltă performanță cu ajutorul diferitelor instrumente și tehnici.  

 

Folosiți instrumentele de profilare

Uneori doar zece la sută din cod necesită nouăzeci la sută din timpul de execuție. Prin urmare, putem folosi profilerul care măsoară timpul de execuție luat de diferite părți ale codului și ne putem concentra pe optimizarea acelei părți de cod care durează mult timp să fie executată.

Referință: A. Tanenbaum

Utilizarea instrumentelor de analiză statică

Aceste instrumente pot fi folosite pentru a afla erorile semantice ale codului dvs., făcând o analiză profundă a codului sursă.

Utilizați un algoritm adecvat pentru a vă optimiza codul

Putem evalua un algoritm pentru a ști cât de bun este din punct de vedere al performanței. Putem aplica algoritmi diferiți în funcție de mărimea nivelului de intrare, structura datelor, tipul de intrare și datele de ieșire. Rețineți, dacă algoritmul dvs. ia în considerare toate necunoscutele, cazurile și intrările necorespunzătoare. Încercați să înțelegeți problema specifică pe care trebuie să o rezolvați. Acum accesați diverse formule disponibile pentru a o rezolva. Și apoi încercați să creați o versiune mai bună a acestor formule.   

Așa cum știm că căutarea secvențială este mai lentă decât o căutare binară și căutări hash. De asemenea, știm că inserarea sau sortarea cu bule este mai lentă decât sortarea rapidă, fuzionează sortarea și sortarea radixului.

Așa că întotdeauna înțelegeți mai întâi cerințele programului dvs. apoi aplicați cel mai bun și cel mai bun algoritm pentru a rezolva problema. 

 

Structură de date

Optimizarea structurii datelor este cea mai importantă parte, deoarece presupunerea structurii datelor și performanța acesteia sunt aplicabile pe tot parcursul programului și, de asemenea, sunt dificil de modificat.

Fiți întotdeauna atenți în timp ce utilizați o structură de date pentru programul dvs. De exemplu, dacă faceți o mulțime de operații de ștergere și inserare în locuri aleatorii din programul dvs., atunci folosiți mai bine lista legată și dacă faceți căutare binară, alegeți o matrice.

Reduceți timpul de acces la memorie

Deși procesoarele au devenit mult mai rapide în ultimii 20 de ani, timpul de acces la memorie a rămas relativ constant. Un alt motiv pentru această concentrare este că compilatoarele încă nu sunt capabile să detecteze și să compenseze problemele de codare legate de accesul la memorie pentru a le îmbunătăți.

Deci, pentru a face cel mai eficient program, dezvoltatorii trebuie să reducă acest timp de acces la memorie.

Acest lucru se poate face folosind utilizarea inteligentă a conceptelor de acces la memorie, cum ar fi stack și heap, pentru executarea firelor și alocarea adreselor variabilelor și funcțiilor din programul dvs.

Memoria de pe „stivă” este mult mai rapidă de accesat, deoarece variabilele sunt aranjate într-un LIFO contiguu, în timp ce accesul de memorie pe „heap” este relativ lent, deoarece este creat aleatoriu în blocuri de pe RAM, necesitând mai complex și multithreading-sigur și managementul memoriei virtuale. 

Dar în stivă, condiția de depășire poate apărea, deoarece variabilele nu pot fi redimensionate în timpul execuției și la multe apeluri recursive.  

Optimizați codul pentru un consum mai mic de memorie

Unele dintre tehnicile de reducere a utilizării memoriei sunt următoarele:

 Reduceți lungimea și eliminați cât mai multe constante de șir posibil pentru a reduce spațiul de cod.

Luați în considerare compromisul între algoritm și tabelele de căutare acolo unde este necesar.

Fiți întotdeauna conștienți de tipul de variabile utilizate.

Utilizați matematică cu punct fix sau întreg ori de câte ori este posibil, deoarece consumă mai puțină memorie și este mai degrabă rapid decât matematica în virgulă mobilă.

 

Expresii simplificate

Putem reduce numărul de operații prin simplificarea expresiilor. Acest lucru va face ca codul să ruleze mai repede.

Exemplu:

 

Acest lucru va reduce operația de multiplicare. 

 

Variabilele locale sunt mai rapide decât variabilele globale

„Variabilele locale sunt foarte rapide deoarece se află în registrele mașinilor virtuale și sunt accesate direct de index. Variabilele globale, pe de altă parte, se află într-un tabel Lau și ca atare sunt accesate printr-o căutare hash ”-Thomas Jefferson 

Tehnica de optimizare a buclei

Tehnica de optimizare a buclei este utilizată pentru a reduce timpul de execuție și a reduce cheltuielile generale asociate cu buclele. Ajută la îmbunătățirea performanței cache-ului, precum și la utilizarea eficientă a capacităților de procesare paralelă.

Optimizarea buclei se realizează în principal prin trei tehnici care sunt reducerea frecvenței (mișcarea codului), derularea buclei și blocarea buclei.

Reducerea frecvenței:

Aici instrucțiunile din buclă sunt reduse și sunt plasate în afara buclei fără a afecta semantica programului pentru a face executarea mai rapidă a runtimei.

 

Exemplu:

Derularea buclei:

În această tehnică, încercăm să eliminăm sau să reducem iterațiile. Această tehnică mărește viteza programului prin eliminarea instrucțiunii de control a buclei și a instrucțiunilor de testare a buclei.

Exemplu:

 Blocare buclă (fuziune buclă):

Eficiența unui program este îmbunătățită prin combinarea muncii mai multor bucle într-o singură buclă, reducând astfel cheltuielile generale ale buclei.

Încercați întotdeauna să reduceți funcționarea într-o buclă, deoarece crește eficiența. 

 

Exemplu:

Folosiți cu înțelepciune diviziunea

Înmulțirea este mult mai rapidă și eficientă decât o împărțire, așa că încercați întotdeauna să reduceți la minimum utilizarea operației de împărțire convertind împărțirea în operație de înmulțire.

Folosiți precizia adecvată 

În timp ce alegeți tipul de date pentru un algoritm sau o parte a unui algoritm, asigurați-vă întotdeauna dacă precizia unică ar fi adecvată. O singură precizie ar folosi jumătate din memoria și rulează mai repede.

 

Preferă comparația întregi

Întotdeauna preferați comparația cu numărul întreg în instrucțiunile de condiție, deoarece acestea sunt mai rapide decât orice altă comparație de tip de date.

Faceți uz de operațiile de biți

Știm că baza înțelegerii computerului este binară (0, 1), care este o bază de 2. Deci, codul poate fi optimizat făcând operații de divizare și multiplicare cu numerele care sunt puterea lui 2.

Operațiile pe biți sunt mult mai rapide decât operațiile de multiplicare și divizare. Pentru operații simple, compilatorul va îndeplini sarcina acestei optimizări, dar pentru o operațiune mai complexă, aceasta poate fi făcută de dvs.  

Acest lucru poate fi făcut de operatorul de schimbare.

Utilizarea inteligentă a condiției „dacă” și a declarațiilor de caz

Ori de câte ori este posibil, schimbați condiția „dacă” cu comutatorul, deoarece condiția „dacă” are de obicei mai multe teste și sunt mai lente. Folosiți cel mai bun rezultat sau condiție posibilă în prima declarație de caz și cele mai puține rezultate posibile în ultimele declarații de caz.

 

La pachet

Optimizarea codului ar trebui să fie echilibrată între eficiența codului, utilizarea memoriei, dimensiunea codului și respectarea celor mai bune standarde de codificare pentru a face programul mai ușor de citit și mai curat, astfel încât un dezvoltator de software, altul decât dvs., să îl poată înțelege mai bine și să îl utilizeze eficient, atunci când este necesar fără niciun obstacol.

Referințe: C în profunzime de SK Srivastava

 



Hiring Developers in Romania

Hiring Developers in Romania

Hiring Developers in Romania   How Much do Programmers in Romania Cost? Senior programmers make €1,700 to €2,200 a month (five times the average salary in Romania), while junior progra...
Coding Languages ​​in Romania

Coding Languages ​​in Romania

  Coding Languages ​​in Romania   PHP este cel mai utilizat limbaj în acest moment pe baza statisticilor furnizorului de gazdă . Limba Romania Marketshare Media globală rezumat ...
Cum să obțineți date mai rapide din MySQL

Cum să obțineți date mai rapide din MySQL

  Cum să obțineți date mai rapide din MySQL   O interogare ineficientă cu erori poate afecta baza de date de producție prin risipirea resurselor sale. Poate încetini performanța bazei de ...