实用编程技巧汇总，让代码效率提高一个档次

在编程过程中

有小伙伴说我敲代码又不好看还慢

怎么办？

今天大雄给大家介绍几个编程小技巧

让你的代码迅速提高档次

for循环

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for循环变量初始化

在c语言中，我们常常这样使用for语句：

for (int i = 0; i < strlen(s); i++)

这看起来似乎很完美，代码也很漂亮，让我们再看看另一种写法：

for (int i = 0, len = strlen(s); i < len; i++)

二者唯一的不同在于后者用len变量将字符串s的长度保存了，在条件判断时直接将i与len比较。

第二种方法用一个额外变量len避免了每次条件判断都要重复执行函数strlen(s)，而执行该函数是非常耗时的（假设字符串的长度为n，函数执行的复杂度为O(n)），尤其是当for循环体的语句比较少，字符串比较长的时候。

在很多leetcode题目中，两种不同的写法需要的运行时间相差巨大。

同样在C++、Java中，这种写法for (int i = 0; i < s.length(); i++)，也是不值得推荐的。

尽管C++编译时期有的编译器会将length()函数用内联或者一个确定的变量来替代，Java也会将其用“属性”来替代，但很多小伙伴仍然倾向于使用后者。

有意思的是，在Python的语法中，for循环用这种方式来表示：

for i in range(len(s))

这就避免了重复去求字符串s的长度，这种方法既有语义感，又获得了高性能。

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变量定义位置（for循环内部还是外部）

//内部
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
 string s = ss[i];
 ...
}


//外部
string s;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
 s = ss[i];
 ...
}

如果定义在内部，每次循环都要重新定义string变量s，意味着每次循环都要调用构造和析构函数；而定义在外部每次循环只需要调用复制构造函数。

一般建议将大的对象定义到外部，提高运行效率，把小的对象定义在里面，提高程序可读性。

基本运算和函数

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在乘以2（或2的整数次幂）或除以2（或2的整数次幂）的时候尽量用位运算来替代。

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尽量减少使用除法运算（可以适当转换为乘法，如条件判断时将if (a == b / c)替换为if (a * c == b)。除法运算需要更多的移位和转换操作，往往需要的时间是相应乘法的两倍）

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多使用+=、-=、*=、/=等复合运算符，以加一为例，效率由高到低是（i++ 、 i += 1 、 i = i + 1)

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多掌握一些小巧的库函数，例如：swap, max, min, sort, qsort, ati, stoi...它们用起来方便，效率更是比一般人写的代码高。

inline、const、&修饰符

inline让函数内联，建议编译器将函数体代码“复制粘贴”到函数调用处，在函数体短小，函数调用又比较频繁的时候能有效避免因函数调用带来的内存开销（因为每一次调用函数系统都会生成许多额外的变量）。

const不仅仅可以保证其修饰的变量不被修改，提高程序的稳定性，同时也让编译器更好地为我们优化代码。

举个例子：我们如果用const修饰某一个常量，那么程序中所有用到该常量的地方都会用其值来代替，这样就避免了读取其地址而浪费时间。

&修饰返回值类型和参数类型表示采取引用的方式传递，避免了对象赋值构造所需的时间和内存。

缓存（cache）和寄存器（register）

除了CPU，就是寄存器和缓存的访问速度最高了，一般不建议我们自己定义寄存器变量和控制数据缓存，编译器会自动帮我们把经常用到的一些数据放到缓存和寄存器中。

但是，了解一些编译器控制数据的依据对编程也有极大帮助。

一般来说，放到寄存器/缓存的数据优先级为：用register修饰的变量，循环控制变量，auto局部变量，静态变量，用户自己分配的内存数据。

迭代器(iterator)

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访问容器中元素的时候尽量使用迭代器而不是下标或者指针。

首先，迭代器访问元素类似与指针，相对于下标访问不用根据下标值计算地址，这在循环中能够节省不少时间。

其次，迭代器作为指针一种延拓，能更好的代表并操作其所指的对象，而在下标访问中我们往往用一个int值pos来表示pos下标下的元素，没有面向对象编程的直观。

再次，迭代器为我们访问各种容器（数组，vector，list，map，queue，deque，set …）中的元素提供了统一的方法，其作用类似于“语法糖”，让编程更加简单、方便。

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另外在使用迭代器的自增和自减运算符需要注意，iterator++,和++iterator的效率有天壤之别。两种自增方式的运算符重载如下：

iterator & operator++()
{  // 前增
 ++*this;
 return (*this);
}

iterator operator++(int)
{  // 后增
 iterator temp = *this;
 ++*this;
 return (temp);
}

• 后增(iterator++)相对于前增(++iterator)创建了一个临时迭代器temp，并将其返回，而前增直接返回原来迭代器的引用。
• 在for循环中的频繁自增操作中，创建临时迭代器temp，以及返回temp时调用的复制构造函数所需的时间不容忽视。

vector容器

vector容器毫无疑问是C++STL使用最为频繁的容器了，当然这个强大容器的使用也包含了很多的小技巧。

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在适当时候使用emplace和emplace_back函数来替代insert和push_back函数。

它们之间的区别很明显，insert和push_back函数参数是vector容器里面的模板对象，而带emplace的函数参数是模板对象的构造函数的参数。

这意味着后者将模板对象插入到vector容器的过程中不用先生成好对象，而是可以直接利用参数构造。

当然如果模板对象已经是生成好的，那就没有必要用emplace函数了。

在很多循环递归迭代中，往往需要反复向vector容器中添加对象，这时候额外构造一个对象所需要的时间和空间就不容忽视了，因此这是一个vector进阶用法的好trick。

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vector容器的底层实现是数组，并且在当元素大于最大容量的时候会重新生成一个更大的数组，将原来数组中的对象复制构造到新数组中。

由于要重新分配大量内存以及反复调用复制构造函数，这对时间和空间的开销是巨大的。

为了减少内存的重新分配，我们可以适当的估计我们需要保存的元素数量，并在vector初始化的时候指定其capacity。

这种方法很直接但也有其缺点，就是我们往往很难在开始的时候就估计准确我们要保存的元素数量（如果能，我们就直接用数组得了）。

一个很好的解决办法是：将vector中保存的元素改为指针，指针指向我们真正想要保存的对象。

由于指针相对于其所指向的对象来说占用内存很小，而且在复制的时候不用调用复制构造函数，因此以上提到的一些缺点都能很好的克服。

事实上，对于能够熟练控制内存分配的老码农来说，这种vector + 指针的方式是十分完美的。

if条件判断

在进入讨论之前，我们先思考下面这个例子：

一个班的数学成绩如下：74、76、78、94、97、68、77、65、54、89…，总共有50个数据。

要求用程序将分数为优秀（>=80）、良好（>=70）、及格（>=60）、不及格（>=0）四个分数段。

for 所有学生分数
 if 分数 < 60
   归为不及格段
 else if 分数 < 70
   归为及格段
 else if 分数 < 80
   归为良好段
 else 
   归为优秀段

这个伪代码逻辑没有问题，但是就这个数据来看这段代码运行效率糟透了。

由于这个班的数学成绩绝大多数是良好和优秀，而这个程序需要三次if判断才能将分数归为良好，三次if判断加上一个else才能将分数归为优秀，所以绝大多数前两个if判断是不必要的。

我们将if判断语句的顺序变换下：

for 所有学生分数
 if 分数 >= 80
   归为优秀段
 else if 分数 >= 70
   归为良好段
 else if 分数 >= 60
   归为及格段
 else 
   归为不及格段

在这个伪代码中绝大多数分数都在前两个if语句中完成了分段。两者的时间效率相差巨大，实际运行也发现，前者是后者运行时间的两倍多。

switch分支判断

switch语句的底层实现主要有三种方式：转换为if else 语句，跳转表，树形结构。

当分支比较小时，编译器倾向于转换为if else语句，当分支比较多，分支范围很广时，用树形结构，当分支数量不算多，分支范围紧凑时，用跳转表。

跳转表的底层实现是数组映射，对条件转换的效率为O（1），相比于另外两种方式优势明显，因此我们应该尽量控制分支的数量，以及让各个分支的int型数据紧凑。

这些技巧小伙伴们都了解了吗？