ОПТИМИЗАЦИЯ

Обычно программа создается в достаточно жестком временном режиме, что заставляет программиста искать, скорее, более правильные решения, чем более эффективные. Под эффек­тивностью программы понимают, прежде всего, скорость ее вы­полнения, а также ее объем. Сегодня, когда уделяется особое вни­мание пользовательскому интерфейсу, в список влияющих на эф­фективность программы факторов можно, пожалуй, также занести и удобство интерфейса. Таким образом, под оптимизацией пони­мается процесс улучшения программы.

Оптимизация не является обязательным условием разработки программы. Однако существует целый класс программ, критичных как к скорости выполнения, так и к размеру. Таковыми являются программы графического вывода в силу большого объема вычис­лений, связанных с графическими преобразованиями.

При проектировании больших систем оптимизация произво­дится в два этапа, Сначала оптимизируют текст программы на язы­ке высокого уровня, а затем наиболее критичные ко времени вы­полнения процедуры переписывают на язык ассемблера. Сущест­вуют следующие способы оптимизации программных кодов.

Разгрузка участков повторяемости. Является спо­собом оптимизации, который чаще всего подразумевает разгрузку циклов путем вынесения из них выражений, которые могут быть вычислены вне циклов.

К этому виду преобразований относятся также «чистки» тел ре­курсивных процедур, когда выражения в соответствующем цикле (или теле многократно вызываемой процедуры) выносятся и раз­мещаются перед входом в участок повторяемости — это так назы­ваемая чистка вверх.

Иногда применяют чистку вниз, когда соответствующие фраг­менты кода помещаются после цикла. При этом нужно обратить внимание на то, что выносить можно только такие выражения, ко­торые обязательно исполняются при каждом прохождении разгру­жаемого цикла.

Замена сложных операций на более простые. Очень часто одна операция предпочтительнее другой на том осно­вании, что выполняется быстрее, но знание таких нюансов прихо­дит к программисту лишь с опытом.

Например, операция сложения выполняется быстрее операции умножения, а умножение быстрее операции деления. Поэтому один оператор умножения переменной на некоторое небольшое целое число (обычно не более трех) лучше заменить на эквивалентное количество сложений. Выражение:

Total := Summa + Summa + Summa;

эффективнее выражения: Total := 3 * Summa;

а операцию деления Summa := Summa/2; лучше заменить на более быстрое умножение, которое приведет к тому же самому результату Summa := Summa * 0.5;

Чистка программы. Данный способ повышает качество программы за счет удаления из нее ненужных объектов и конст­рукций. Набор преобразований этого типа включает в себя сле­дующие варианты оптимизации:

удаление несущественных операторов, то есть операторов, не влияющих на результат программы;

удаление бесполезных операторов, вычисляющих вспомога­тельные переменные, используемые только для подстановки в дру­гие выражения;

удаление объявленных, но неиспользуемых переменных и типов;

удаление идентичных операторов;

удаление процедур, к которым нет обращений.

Необходимость в такого рода чистках возникает потому, что очень часто программист «захлебывается» в общем количестве пе­ременных и процедур одного слишком большого модуля. Подчас он объявляет переменные, которые потом нигде в программе не использует.

Например, программист может объявить целочисленную пере­менную для организации цикла, а затем, спустя какое-то время, для организации другого цикла объявляет еще одну переменную, забыв о существовании предыдущей и возможности ее повторного ис­пользования.

Экономия памяти. Одним из главных ресурсов после процессорного времени, который использует программа, является объем оперативной памяти. Объем памяти зависит как от размера кода самой программы, так и от количества статических и динамических переменных.

Программист должен учиться как можно экономнее использо­вать память. Каждую структуру следует тщательно продумывать и не требовать, скажем, для переменной, в которой будут хранить­ся координаты текстового экрана, двухбайтового типа.

Это так называемая экономия на типе переменной. Существует и еще ряд способов более экономного расходования памяти:

1) Глобальная экономия памяти подразумевает совмещение по памяти не существующих одновременно статических переменных. Модульное программирование также подразумевает разнесение объявлений несвязанных переменных в различные модули.

2) Изменение области существования переменной.

3) Перемещение оператора объявления переменной (резервиро­вания памяти) ближе к тому участку программы, в котором содер­жатся операторы, использующие эту переменную, то есть перемен­ную следует объявлять в границах того блока, где она используется.

4) Экономия стека: при передаче массива в качестве параметра подпрограммы, следует использовать ссылку на массив. Помимо экономии памяти это приводит также и к экономии времени за счет того, что система не создает копии передаваемого массива в стеке.