評《最容易被人忽略的基本代碼最佳化技術》

http://sunxiunan.com/?p=1749

這篇文字主要來自我在TopLanguage討論群組裡面的發言，僅作總結留記。

首先要介紹一下原文作者Walter Bright，從他首頁可見他是一個很牛的程式員，主要工作領域是寫編譯器。這個背景很重要，這是原文第二條的主要基礎。但是也要注意到，一百個程式員裡面也許都沒有一個知道如何編寫編譯器，知道如何讀寫彙編的程式員比例也許會高一些，但不會很高，估計也就是百分之幾的樣子，比如我只會讀一些簡單的彙編代碼，但是不會寫。

這篇文章認為Profiling和看組合語言如何被啟動並執行是兩個基本技術，我在討論中也沒有提到寫彙編，因為會讀的人要比會寫的多出不少。但是看彙編真的不是一種基本的最佳化代碼手段。

首先這個代碼就很值得討論，Javascript算不算代碼？Ruby on rails或者Django這些架構算不算？或者Mono、Java、DotNet算不算代碼？這些領域的程式員，很少有人會從組合語言層面來做代碼最佳化。如果你是一個類似項目的Team leader，組員說他最近在讀某Rails項目的彙編代碼，想找出慢的原因並加以改進，建議你立刻把他開掉，因為要麼他是在磨洋工，要麼是腦袋壞掉了。

Profiling是最佳化代碼的必要手段，而不是什麼可以被忽略的技術。實在無法想象沒有做Profiling，如何找出系統瓶頸，如何做代碼最佳化。換句話說，沒有Profiling其實也就沒有基準資料，怎麼保證你修改的代碼一定是最佳化的？！從這一點上說，忽略Profiling來進行最佳化，很難想象。

關於Windows下的Profiling，我以前寫過一篇部落格Profiling C++ performance in Windows http://sunxiunan.com/?p=1216 （名字雖然是英文的，但的確是我寫的），裡面介紹了一些我看到的或者用過的Profiling技術，頗為簡陋，但也幫我做了不少代碼最佳化相關的工作。

正常一個通用的代碼最佳化過程應該是這樣的：

1）使用者提出效能有問題。如果沒有人提出，那就盡量不要作修改，因為最佳化往往會帶來更為混亂的代碼，或者一些很難理解維護的代碼關係。

2）詢問使用者他們期望達到的運行速度是什麼。因為最佳化往往是在這裡做做在那裡改改，如果達到了期望值就要立刻停下來，否則過猶不及。

3）對當前系統做Profiling，收集運行資料。要注意Profiling會多少導致系統運行速度變慢，如何擷取正確的運行資料，需要做一些編程工作。並不是拿來一個工具就一定會找到問題。另外還要確認Profiling資料本身是正確的，否則最佳化多半會是徒勞的。

4）取得資料以後對系統做逐步改進。這一步要注意的是每一步改進都要儘可能的獨立、可回退，每做一步改進都要做一次新的Profiling，保證修改以後的代碼真正有了速度上的提升。如果對效能提升效果不明顯，就不要引入這個修改，哪怕你在上面投入了很多精力，要敢於捨棄。另外做代碼最佳化要著眼全域，不能局部最佳化了，但是整體運行速度下降。另外要注意對於每一次修改，應該有相應的測試手段保證修改不會影響系統運行。基本上這些最佳化代碼都會引入一些新的bug。關於效能最佳化，有一篇很不錯的文章可以參考http://csbabel.wordpress.com/2010/04/29/interviewbible-1-speed-optimization/

5）代碼最佳化達到期望值以後，停止最佳化過程，記錄相關資料以及最佳化方法，留作以後查詢。

我們這裡只提代碼最佳化，其實最佳化還有很多其它手段，比如添加更好的硬體，換一個快的資料庫或者做做資料庫調優，改改系統參數，換一個更快的webserver，最佳化本來就是一個系統工程，光看某一個點很難做好最佳化，應該有全域觀點。

至於看彙編代碼找問題，主要是針對C程式員或者C++程式員。但是要知道現在的編譯器技術發展與8086時代是完全不一樣了，編譯配置是完全最佳化的代碼，你很難從運行中看出問題，產生的彙編代碼也很難讀懂。這也是我很不推薦大家用看彙編來做最佳化的原因，有時間可以找到更多更嚴重的系統瓶頸。如果要從彙編層看問題，首先要看懂彙編代碼，然後還要會改彙編代碼，投入產出比例差太大。而且找到問題就看彙編，容易陷入細節，要時刻牢記最佳化應從大處著眼，抓大放小才是硬道理，我算是一個比較普通的VisualC++程式員，也做過一些簡單的效能最佳化，基本上用不到看彙編就知道問題所在，profiling是最有用的也是唯一的工具。當然對於作者這樣寫編譯器的程式員而言，看彙編寫彙編是他們的日常工作，那就另當別論，但不能推而廣之。

另外需要強調的是，雖然不建議大家在最佳化時看彙編，但對於程式員來說，學習時深入到彙編這一層是非常有協助的。比如一些常見的問題如calling conversions（http://sunxiunan.com/?p=1229），i++和++i有什麼區別，const一些研究http://sunxiunan.com/?p=870 都是看到彙編代碼以後就比較容易理解。

總而言之，任何一個程式員要知道如何做代碼最佳化，應該瞭解代碼最佳化的基本步驟，自己相關領域的一些常見效能問題的模式，自己工作領域常見的Profiling方法和最佳化工具。有的放矢才能更好的工作。