C++--觀察各種運算式與編譯器使用的最佳化技巧__C++

觀察各種運算式的求值過程

算術運算
1，包括“+，-，*，/”，如果不考慮編輯器的最佳化，他們在底層的運算過程一般是：先從記憶體中把值拷貝到寄存器中，然後在cpu中進行相應地運算，最後再把結果送回到記憶體。(對於常量一般就是直接當立即數用，都不需要經過記憶體)
註：’%’ 運算的符號和第一個運算元的符號一致。對於 ‘/’ 運算，有符號 / 有符號 = 有符號，無符號 / 無符號 = 無符號，但是要注意 有符號 / 無符號 這種混搭，是把有符號作無符號做處理的，即符號位當資料位元處理，所以這時結果是不正確的。至於如果兩個運算元都是整數那就是整除，有一個浮點數，那結果也是浮點類型。
2，自增和自減，有前自增(減)和後自增(減)，在底層，其彙編操作是把它們拆分成兩部分進行的。例：a = 5 + (b++);就會等價a = 5 + b; b = b + 1;而a = 5 + (++b);就會等價 b = b + 1; a = 5 + b;

關係運算和邏輯運算
它們其實就是真與假的判斷，逆向分析時對它們具體的運算式並不關心。它們對應彙編中的條件跳轉指令。對於它們編譯器也有最佳化，如 ‘&&’ 第一個運算式為假，則結果為假，運算式二就不會執行了，’||’ 第一個運算式為真，則結果為真，運算式二同樣不會執行。還有三目的條件運算式，如果判斷是常量，則編譯器會直接知道取那個運算式的值，底層彙編就直接當一個普通運算式處理。

位元運算
這是一種無法復原的運算，所以像MD5這種密碼編譯演算法就是大量使用了位元運算。如x & 0 = 0;根據結果0是無法推出 x的。 編譯器使用的最佳化技巧

前言
就最佳化目的一般有下面這四個方向：(1)執行速度最佳化(2)記憶體儲存空間最佳化(3)磁碟儲存空間最佳化(4)編譯時間最佳化。而我們一般以執行速度最佳化為主。編譯器的工作過程：預先處理->詞法分析->文法分析->語義分析->中間代碼產生->目標代碼產生。其中，最佳化一般存在最後兩個階段。尤其中間代碼產生階段，這時還和具體硬體不相關，在不同硬體環境下可以通用。

與裝置無關的最佳化方案
1，常量摺疊
x = 1 + 2; –> x = 3;
2，常量傳播
接上例，y = x + 3; –>y = 6;
3，減少變數
x = i * 2;
y = j * 2;
if(x > y) –> if(i > j)
4，公用運算式
x = i * 2;
y = i * 2;
–>
x = i * 2;
y = x;
5，複寫傳播
x = a;
y = x + c;
–>
y = a + c;
6，剪去不可達分支
if(1 > 2)
{
…
}
–>這個語句會直接刪掉
7，順序語句代替分支
–>就是條件運算式所說的最佳化。
8，強度削落
用加法或移位代替乘法，用乘法或者移位代替除法。
9，數學變換
x = a + 0; –>x = a;
x = a * 1; –> x = a;
x = a * y + b * y; –> x = (a + b) * y;
10，代碼外提
while(x > y/2)
–>
t = y/2;
while(x > t)

與裝置相關的最佳化
1，流水線最佳化：就是同時能處理多條指令一起執行。
2，分支最佳化：…
3，快取(cache)最佳化：這個地區的訪問速度遠高於記憶體，所有常常把需要經常訪問的資料放這裡。