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  • 评《最容易被人忽略的基本代码优化技术》

    这篇文字主要来自我在TopLanguage讨论组里面的发言，仅作总结留记。

    首先要介绍一下原文作者Walter Bright，从他主页可见他是一个很牛的程序员，主要工作领域是写编译器。这个背景很重要，这是原文第二条的主要基础。但是也要注意到，一百个程序员里面也许都没有一个知道如何编写编译器，知道如何读写汇编的程序员比例也许会高一些，但不会很高，估计也就是百分之几的样子，比如我只会读一些简单的汇编代码，但是不会写。

    这篇文章认为Profiling和看汇编语言如何被运行的是两个基本技术，我在讨论中也没有提到写汇编，因为会读的人要比会写的多出不少。但是看汇编真的不是一种基本的优化代码手段。

    首先这个代码就很值得讨论，Javascript算不算代码？Ruby on rails或者Django这些框架算不算？或者Mono、Java、DotNet算不算代码？这些领域的程序员，很少有人会从汇编语言层面来做代码优化。如果你是一个类似项目的Team leader，组员说他最近在读某Rails项目的汇编代码，想找出慢的原因并加以改进，建议你立刻把他开掉，因为要么他是在磨洋工，要么是脑袋坏掉了。

    Profiling是优化代码的必要手段，而不是什么可以被忽略的技术。实在无法想象没有做Profiling，如何找出系统瓶颈，如何做代码优化。换句话说，没有Profiling其实也就没有基准数据，怎么保证你修改的代码一定是优化的？！从这一点上说，忽略Profiling来进行优化，很难想象。

    关于Windows下的Profiling，我以前写过一篇博客Profiling C++ performance in Windows http://sunxiunan.com/?p=1216 （名字虽然是英文的，但的确是我写的），里面介绍了一些我看到的或者用过的Profiling技术，颇为简陋，但也帮我做了不少代码优化相关的工作。

    正常一个通用的代码优化过程应该是这样的：

    1）用户提出性能有问题。如果没有人提出，那就尽量不要作修改，因为优化往往会带来更为混乱的代码，或者一些很难理解维护的代码关系。

    2）询问用户他们期望达到的运行速度是什么。因为优化往往是在这里做做在那里改改，如果达到了期望值就要立刻停下来，否则过犹不及。

    3）对当前系统做Profiling，收集运行数据。要注意Profiling会多少导致系统运行速度变慢，如何获取正确的运行数据，需要做一些编程工作。并不是拿来一个工具就一定会找到问题。另外还要确认Profiling数据本身是正确的，否则优化多半会是徒劳的。

    4）取得数据以后对系统做逐步改进。这一步要注意的是每一步改进都要尽可能的独立、可回退，每做一步改进都要做一次新的Profiling，保证修改以后的代码真正有了速度上的提升。如果对性能提升效果不明显，就不要引入这个修改，哪怕你在上面投入了很多精力，要敢于舍弃。另外做代码优化要着眼全局，不能局部优化了，但是整体运行速度下降。另外要注意对于每一次修改，应该有相应的测试手段保证修改不会影响系统运行。基本上这些优化代码都会引入一些新的bug。关于性能优化，有一篇很不错的文章可以参考http://csbabel.wordpress.com/2010/04/29/interviewbible-1-speed-optimization/

    5）代码优化达到期望值以后，停止优化过程，记录相关数据以及优化方法，留作以后查询。

    我们这里只提代码优化，其实优化还有很多其它手段，比如添加更好的硬件，换一个快的数据库或者做做数据库调优，改改系统参数，换一个更快的webserver，优化本来就是一个系统工程，光看某一个点很难做好优化，应该有全局观点。

    至于看汇编代码找问题，主要是针对C程序员或者C++程序员。但是要知道现在的编译器技术发展与8086时代是完全不一样了，编译配置是完全优化的代码，你很难从运行中看出问题，产生的汇编代码也很难读懂。这也是我很不推荐大家用看汇编来做优化的原因，有时间可以找到更多更严重的系统瓶颈。如果要从汇编层看问题，首先要看懂汇编代码，然后还要会改汇编代码，投入产出比例差太大。而且找到问题就看汇编，容易陷入细节，要时刻牢记优化应从大处着眼，抓大放小才是硬道理，我算是一个比较普通的VisualC++程序员，也做过一些简单的性能优化，基本上用不到看汇编就知道问题所在，profiling是最有用的也是唯一的工具。当然对于作者这样写编译器的程序员而言，看汇编写汇编是他们的日常工作，那就另当别论，但不能推而广之。

    另外需要强调的是，虽然不建议大家在优化时看汇编，但对于程序员来说，学习时深入到汇编这一层是非常有帮助的。比如一些常见的问题如calling conversions（http://sunxiunan.com/?p=1229），i++和++i有什么区别，const一些研究http://sunxiunan.com/?p=870 都是看到汇编代码以后就比较容易理解。

    总而言之，任何一个程序员要知道如何做代码优化，应该了解代码优化的基本步骤，自己相关领域的一些常见性能问题的模式，自己工作领域常见的Profiling方法和优化工具。有的放矢才能更好的工作。

  • KISS理论乱掰

    KISS理论不是一个感情方面的娱乐节目，而是编程领域里面很重要的设计思想。

    电脑编程与其它方面的科学相比，总差了一些严谨性或者理论不是那么完善，很多理论都是基于猜想说话，而没有数据支持。不过KISS这个理论我是认同的，从某种程度上讲，KISS很像是奥卡姆剃刀原理，越简单越正确。

    KISS是什么意思？这个就众说纷纭，也可见电脑编程之不科学。有人说是Keep it simple, Stupid!翻译过来就是，“简单点，傻瓜！”很有一些Nerd傲视群雄的气派，但是我喜欢翻译成“要简单，要尽量傻!”（也就是stupid翻译为形容词），理由后面会解释。在维基百科上http://en.wikipedia.org/wiki/KISS_principle介绍了KISS理论的一些相关概念，还有一些人名、链接什么的让你可以跑题。

    为何KISS理论很有趣很重要？我个人感觉，KISS理论让人时刻牢记，人是傻的、或者说大部分都是傻的，而编程代码是给人看的，所以复杂代码复杂算法复杂函数都会导致后续维护的困难，从软件工程角度上说，编码阶段与后期维护阶段时间基本上是1：N的关系，越复杂的软件N值越大。

    以前一个编程书籍阅读小组，想用UML来描述一个网页游戏的架构，结果对于一个类应该属于这个还是那个争吵不休，看了让人觉得很好笑。一个类属于A还是属于B是不是很重要的事情？depends on，但是对于五五开的问题来说，真的没必要争论几天时间，还不如选一个简单的方案先实现出来。

    还有常见的简单问题复杂化的例子是代码重用以及接口扩展。有些人觉得自己编程水平高，言必称重用。比如C语言没有类如何重用代码？都是似是而非的一些问题，连重用是什么这样基本概念都不知道，就敢张嘴乱讲，真真是2B了耶哥哥。接口扩展复杂化的例子在windows api里比比皆是，很多函数就在文档里指明，这个参数应该用NULL，这不扯么，都没有用的参数，当初怎么加进去的？！

    程序员为什么喜欢把代码复杂化？当然是有原因的，首先一个就是让人看不懂，而未知的东西都让人有一种神秘感恐惧感，这样程序员就感觉自己对代码有掌控力，你们都不行就我知道怎么改，你敢让我走路么？！另外一个原因是，复杂化的概念让人觉得有价值，比如你看最近《程序员》上关于云计算的文章，国内这些砖家穴者都纷纷出来推崇云计算，但是文章内容毫无价值臭的跟狗屎一般，都是一些大词（big word）的堆砌繁衍。我在twitter上与程序员主编问过，他无奈回答是”商业需要“。另外一说数据库，一定是Oracle最好，开源的不可靠，为何？因为Oracle那多复杂，连调优都能整成一个赚钱的职业。

    一个程序员要时刻牢记“简单化、傻瓜化”编程，代码要一目了然；长的函数要变短，要不怎么称得上简单；复杂的条件判断要分解，要不怎么称得上傻瓜化，太复杂还得用笔算是不是；至于变量名字，就越直白越好，比如bool IsThisGirlBeautiful()，这种函数一看就懂，连文档都不用写。

  • 一些老照片

    真的是非常老的照片，基本都是八、九年前的。

  • C语言表达式计算顺序的一个小问题

    浏览Q.yuhen的博客这篇文章 http://www.rainsts.com/article.asp?id=959 发现一个小问题，估计有类似想法的同学也有，所以记录一下。

    问题在于这句话：

    “很显然，依据 cdecl 规则，"printf(…, test(2), test(1))" 中的 printf 函数参数依次从右向左 "入栈"(暂且用这个说法)。因此 test(1) 被先调用，然后才是 test(2)，上面的汇编代码也说明了这点。”

    尽管事实是这样的，但这是一个有问题的说法。

    cdecl的入栈顺序是没错的，这个入栈顺序是针对每个逗号分隔的表达式结果而言。也就是说对于每个结果一定是这样的顺序。但是表达式计算顺序（或者说每个逗号分割的函数调用）其实是没有规定的。这在K&R影印版第二版52页最末一段说的非常清楚，下面的f和g不一定谁先调用：

    C, like most languages, does not specify the order in which the operands of an operator are evaluated. (exceptions are && || ?: and ",") for example x = f() + g();

    另外在63页开始：

    The commas that separate function arguments, variables in declarations, etc., are NOT comma operators, and do NOT guarantee left to right evaluation.

    这也就是说逗号分隔的函数参数与逗号操作符是不一样的，不保证从左至右的计算顺序（当然也没有保证从右至左）。

    注意这个evaluation，其实就是对test(2), test(1)的调用。如果这些调用有边界效应，在不同编译器、操作系统上可能会得到不同的结果。另外类似的问题有对在参数列表中，同一个变量调用++两次以上。

    如果要保证求值顺序（注意不是求值结果的入栈顺序），只能用临时变量保存调用结果，或使用逗号操作，&& || :?这样可以保证求值顺序的操作才行。

    其实我在前面这篇博客已经提到了这个问题，只是看到这个提法再重申一次。“C语言中的表达式求值问题”http://sunxiunan.com/?p=1684

    参考资料：

    http://www.andromeda.com/people/ddyer/topten.html 参考第七条

    C陷阱与缺陷 3.7求值顺序

  • 能打印出自己的代码

    任务：写一段C语言程序，打印出自己整个代码，不能差一分一毫。

    这个任务在计算机编程中有个术语叫做：Quine，维基百科上有专门的条目介绍。

    http://en.wikipedia.org/wiki/Quine_%28computing%29

    quine代码好像没有太大作用，但是我们可以将其想象成一种可以自我繁殖的生物，每次运行就产生一个同样的实体，然后一个个这样繁殖下去，哇塞，这就是恐怖片了！

    搜索了一下，基于C语言（使用VC2010编译必须设置language为C才可以）主要有以下几种比较简洁的实现：

    main(a){a="main(a){a=%c%s%c;printf(a,34,a,34);}";printf(a,34,a,34);}

    这算是第一种模式，关键在于%c%s%c这个打印格式，然后输入参数中多半有34或者0x22（也就是双引号）或者引用到字符串数组中双引号的位置。

    另外一种是通过宏定义实现的：

    #define T(a) main(){printf(a,#a);}
    T("#define T(a) main(){printf(a,#a);}\nT(%s)")

    宏定义的实现消除了对双引号的使用，格式更为灵活一些，不需要是abab这种模式了。

    关于quine一个非常详细的论文，介绍了深层理论、如何写quine代码等等，可以看看。

    http://www.madore.org/~david/computers/quine.html

    另外可以参考：

    http://www.c4swimmers.esmartguy.com/selfcodeprint.htm

    http://www.c2.com/cgi/wiki?QuineProgram