《Delphi代码优化 完结篇》

Delphi代码优化 完结篇          

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代码优化        贴文时间

2001-4-8 20:58:14        文章类型:

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月光  收藏        出处: 程序员杂志        

       

       

撰文/杜嵩 月光转载自程序员杂志第四期

局部变量

   与C不同的是Delphi没有类似register的指示字，无法显式地定义一个寄存器变量，因为Delphi编译器已将这一步智能化了。有些局部变量会被自动化为寄存器变量，当然到底是哪些变量，Delphi内部是有自己的标准的，一般来说，被引用的较多的变量总是能被优化。而全局变量则无此好处。当然也有例外，以简单变量为元素的数组，作为全局变量可节约一个寄存器，而像字符串、动态数组、对象这类"堆栈变量"也不一定特意将其局部化。（之所以称它们为"堆栈变量"，是因为作为局部变量，它们仅在栈中存放一个指针，指向堆中分配的存储区，由此需要额外的入口和出口代码，Borland官方对此的解释是堆比栈快。）

局部过程

   过程内部套过程，这也是Delphi独有的语法。然而调用局部过程会带来额外的栈操作，以便局部过程内可以访问其父过程的变量。因此有必要把局部过程挪出来，然后用参数传递需要的变量。

过程参数

   Delphi中默认的调用约定是register，这种方式下EAX、ECX、EDX可被用来传递参数，所以过程的参数一般不要多于三个。而在对象类型的方法中，由于有了隐含的Self指针，建议参数不多于两个。

指针变量

   指针是个极有用的东东，Java中弃之不用，C#中又被重拾。在Delphi中，指针为4字节大小，也可被寄存器化。有时候我们可以"暗示"编译器那么做，方法是使用with子句，比如:

with SomeStructure.SomeVar[i] do    ///有些变量是类或者结构

 begin

   …

 end;

   这样，本来不会被优化的SomeStructure.SomeVar[i]就被寄存器化了。

数组

   自从有了动态数组和乘法能力大幅提升的PII，链表除了在教科书里出现外，已经很少在实际编程中被使用了，事实也是如此，数组的确比传统链表快得多。

   在Delphi中，数组类型有静态数组（var a:array[0..9] of byte）、动态数组（var a:array of byte）、指针数组（即指向静态数组的指针）和开放数组（仅用于参数传递）。静态数组、指针数组有速度快的好处，动态数组有大小可变的优势，权衡之下就有了折衷的办法，那就是定义的动态数组在必要时转换为指针。

   值得注意的是，不加const或var修饰的动态数组会被作为形参传递，而动态数组用const修饰并不意味着你不能修改数组里的元素（不信你在上例中加上a[1]:=0;编译器不会报错）。上例中之所以没有使用High(a)而用了Length(a)是因为High调用了Length。

流程控制

   对于结构化程序而言，break、continue、exit是不大被提倡的，但它们产生的代码是最简洁的，所以在编程中仍然占有一席之地。

   Delphi引入了异常的概念，应当说是Object Pascal的一大进步。但异常捕捉是建立在增加额外代码的基础上的，在很少的代码外嵌套try块或是在循环内部使用异常捕捉，未免影响效率。另外，对于异常不做处理就简单丢弃也不是个好习惯。

强制类型转换

   很多人习惯用absolute来进行类型转换，但这会阻止此变量成为寄存器变量。因而在过程中使用类型转换是个更好的选择。

枚举、集合

   对于集合类型，增减单个元素时用include、exclude比s:=s+[a];快，这无须多言。

   另外，可以用{$Zn}指示字来定义枚举类型的大小，将之定义为{$Z4}四字节可能会更快。

Pentium II带来的新问题

   PII最不一般的特性就是它"超标量、多通道、乱序执行"的能力。"多通道"是指CPU内部有3个载入通道（其中两个只能载入简单指令）、5个执行通道（一个负责整数运算、一个负责整数和浮点运算、一个作地址运算，还有两个负责存取数据）和三个卸出通道；"乱序执行"则允许互不影响的指令在同一个时钟周期内、不同的通道内同时执行。这对代码执行的影响就是有些指令要执行一两个时钟周期（比如连续的浮点运算）、有些却因为并行而无需额外的执行周期（比如计算后的跳转）。以上只是概述，更详细的需要参考专门的Pentium优化指南和Intel的相关文档。

CPU视图

   Delphi32的IDE中都有CPU视图（Delphi2、3中可通过修改注册表项来打开），调试时看看相应的汇编源码，以了解代码的优化情况，甚至精确计算所需的时钟周期（如果你水平足够的话），还是相当有效的。

循环语句

   Delphi在编译循环语句时有自己独特而有效的方式，而且在大多数情况下工作得很好，但有时也需要自己弄些别的花样来，比如在较小的循环中使用更接近"汇编本质"的while结构。另外，对于较紧凑的循环将它们打开成非循环的代码，似乎更能适应PII下分支预测的倾向。

一个优化循环的例子:

   for i:=1 to 40 do

   begin

     if i=20 then a[i]:=a[i]+20 else a[i]:=a[i]+10;

   end

改写为:

   for i:=1 to 19 do a[i]:=a[i]+10;

   a[20]:=a[20]+20;

   for i:=21 to 40 do a[i]:=a[i]+10;

增加了代码量，但减少了判断次数。减少循环条件判断也是增速的关键。

case语句

   当case语句子界很多，不妨把它们分成几个部分，再套一层case。

   当case语句的子界中有一两项常常用到，不妨把它们放在case前面用if判断。

填充和移动内存

   在填充和移动大量内存时，最好自己写汇编，用32位指令实现。但使用movsd、stosd这类指令很容易遇到一个问题:数据地址或大小（尤其是后者）没有双字对齐怎么办？答案是这里是有空子可钻的，大多数数据在分配时总是默认双字对齐的，比如只考虑dword对齐。当然，鉴于这个做法会带来潜在的风险甚至bug，还是建议谨慎采用。

接口和虚方法

   Object Pascal和java一样，不支持多重继承，但可以用interface实现。但在Delphi中interface意味着双重指针。

   而调用一次虚方法，则需要通过对象指针得到VMT指针，再从VMT中取得方法指针，因而在必要时可以用变通的办法来实现。

代码对齐

   代码对齐有增加代码大小的缺点，但它带来的速度提升的好处使这点牺牲显得值得，所以一般还是建议打开它。

代码风格

   Pascal是一种优美的语言（相对于C++是一种简洁的语言--我在此并没有厚此薄彼的意思）。就我个人而言，为了优化而破坏这种优美实在心有不甘，好在Delphi并不会令我感到尴尬，反而是混乱的代码会带来问题。因此，保持良好的代码风格实在必要。

相信编译器

   Borland拥有世界上最出色的编译器（当然也许更好的在你的脑子里），不仅速度快，而且编译期优化能力也是一流。因此在大多数情况下，自然的代码就能达到较高的效率，你不必为每段代码都绞尽脑汁，只要关键部分够快就行。

代码计时

   在代码优化过程中，计时是一个很有效的手段，有很多这方面的软件可用。尽管不必像某些杂志上讲的那样，拿个什么xxxMark穷折腾。不过用来量化一下自己代码效率的实际提升倒是件挺有成就感的事。

写在最后

   人们总是倾向于有一套美妙的规则，可以应对一切情形，可惜这对写文章无效，对代码优化同样如此。最有效的优化无过于算法的优化。因此，对编程者来予，保持一个开放的头脑，不断学习实践，才是成功的不二法门。