本文探讨常见C语言代码的执行效率。
目录
一，分析方法
我在windows机器上写C语言代码，用cmake编译运行，用clock函数计时，用来判断程序运行时间。
二，分析难点
1，对于简单的情况，编译器很可能已经做了大量的优化，使得对比结果并不明显。
但是，这却并不代表我们可以完全依赖编译器。
2，代码的两种写法，在不同程度的编译优化下，哪种写法更快可能没有定论。
例如下面的“循环嵌套条件语句”，clion上运行的是1770 1501，visual studio上运行的是849 1228，感觉应该是vs做的编译优化比较多，简单的if语句可能被优化掉了。
三，内存访问
1，二维数组的访问
二维数组的访问，最好不要跳内存。
#include <stdio.h>
#include "time.h"
#define N 1000000
#define M 1000
typedef struct
{
int a[N];
}Node;
#define OUTCLOCK \
printf("%d ",clock()-theClock); \
theClock=clock();
int main()
{
clock_t theClock=clock();
Node *p=(Node *)malloc(sizeof(Node)*M);
OUTCLOCK
for(int i=0;i<M;i++)for(int j=0;j<N;j++)p[i].a[j]=i*j+1;
OUTCLOCK
for(int j=0;j<N;j++)for(int i=0;i<M;i++)p[i].a[j]=i*j+1;
OUTCLOCK
return 0;
}运行结果：
0 2339 2234
单位是毫秒
2，大批量内存拷贝，用memcpy代替赋值语句
int main()
{
clock_t theClock=clock();
Node *p=(Node *)malloc(sizeof(Node)*M);
int *p2=(int *)malloc(sizeof(int)*N*M);
OUTCLOCK
for(int i=0;i<M;i++)for(int j=0;j<N;j++)p2[i*N+j]=p[i].a[j];
OUTCLOCK
memcpy(p2,p, sizeof(int)*N*M);
OUTCLOCK
return 0;
}运行结果：
0 2811 276
四，分支语句
1，多分支语句的顺序
形如如下的代码：
if(con1)do1;
else if(con2)do2;
else if(con3)do3;
else do4;假设do语句里面没有continue、break、goto、return语句，那么这段代码的执行时间分为con判断时间、do语句时间两部分。
其中，无论这些分支如何调整顺序，都不影响do语句时间，所以只需要考虑con判断时间。
假设各个分支的命中概率分别为p1 p2 p3 p4，判断时间（单个con表达式的执行时间）分别为t1 t2 t3 t4
则con判断时间T=p1t1 + p2(t1+t2) + p3(t1+t2+t3) + p4(t1+t2+t3+t4)
显然当p1/t1 > p2/t2 > p3/t3 > p4/t4时，T取到最小值。
也就是说，命中率高的分支往前放，单个con表达式执行时间较长的往后放（这种比如con表达式包含了执行一个函数）
2，循环嵌套条件语句
如果循环里面有if语句，无论是对程序员还是对cpu来说，都是一个复杂的行为。
#include <stdio.h>
#include "time.h"
#define N 1000000
#define M 1000
int x[M],y[M];
#define OUTCLOCK \
printf("%d ",clock()-theClock); \
theClock=clock();
int main()
{
for(int i=0;i<M;i++)x[i]=i*i,y[i]=i*i*i+i*3+1;
int d,s=0;
scanf("%d",&d);
clock_t theClock=clock();
for(int i=0;i<N;i++)for(int i=0;i<M;i++)if(x[i]==d)s+=y[i];
OUTCLOCK
for(int i=0;i<N;i++)for(int i=0;i<M;i++)s+=((x[i]==d)?y[i]:0);
OUTCLOCK
return 0;
}运行结果：
250000
1770 1501
可此可见，让条件只控制数据不控制指令跳转，对于CPU来说是很友好的。