关于软件(计算)效率和变量使用的编程原则

Question

我是受过古典训练的心理学家，而不是程序员，所以有时候编程的更高级的方面，尤其是关于程序效率和/或某些最佳实践，在这个例子中是关于变量的使用。

下面是一些伪代码：

var a;
var b;
var c;
function GetSomeInformation() {
    returns "XYZ";
}

a = GetSomeInformation();
b = GetSomeInformation();
c = GetSomeInformation();

所以我的问题是：

将数据存储到一个变量中，并引用与重复调用相同函数相反的数据，这或多或少是有效的(还是同样的)？

也就是说，这个代码效率更高吗？

var results = GetSomeInformation();
a = results;
b = results;
c = results;

如果是这样的话，效率上的得失是否在不同语言之间大致相同，还是因语言而异？相对于使用重复函数调用，是否有更好的命名变量的阈值，反之亦然？哪些方面可以改变它的效率(例如，它是类的成员函数还是全局范围中的常规函数)？等。

如果可能的话，我想知道这样一个概念是如何应用于C++/MFC对话框的，因为它是我在该框架中编写代码时出现的。

// define pointers to the items in my form
CListBox *pLISTBOX = (CListBox*) GetDlgItem(LISTBOX);
CStatic *pSTATIC_A = (CStatic*) GetDlgItem(STATIC_A);
CStatic *pSTATIC_B = (CStatic*) GetDlgItem(STATIC_B);
CEdit *pEDIT_BOX_A = (CEdit*) GetDlgItem(EDIT_BOX_A);
CEdit *pEDIT_BOX_B = (CEdit*) GetDlgItem(EDIT_BOX_B);
int SelectedIndex = pLISTBOX->GetCurSel();
pSTATIC_A->SetWindowText(pLISTBOX->GetItemData(SelectedIndex));
pSTATIC_B->SetWindowText(pLISTBOX->GetItemData(SelectedIndex));
pEDIT_BOX_A->SetWindowText(pLISTBOX->GetItemData(SelectedIndex));
pEDIT_BOX_B->SetWindowText(pLISTBOX->GetItemData(SelectedIndex));

Answer 1

要回答您的问题:将数据存储在变量中并引用它通常更有效。额外的局部变量很便宜。

从一个简单的示例开始，假设您有代码片段：

x = 5;
y = x*x + 1;
z = x*x + 2;

如果您查看上面的代码，并假设您是一步一步执行它的CPU，CPU将用相同的x值执行两次乘法。这几乎总是比做一次乘法效率低：

x = 5;
x2 = x*x;
y = x2 + 1;
z = x2 + 2;

现在，现代编译器几乎总是有一个名为公共子表达式消除的优化，它将具有与上面示例相同的提取x2的效果。所以您通常不必担心它，因为编译器支持您。

尽管如此，使用诸如x2这样的变量可能会大大降低以下行的复杂性，因此，出于可读性的原因，引入这样的变量没有任何问题。

在MFC代码的情况下，您要重复调用pLISTBOX->GetItemData(SelectedIndex)。因为这是一个函数调用，对操作系统进行调用以获取进一步的数据，因此编译器无法对其执行常见的子表达式消除。相反，我将引入一个新变量，因此您只需要执行一次调用：

int SelectedIndex = pLISTBOX->GetCurSel();
const char *data = pLISTBOX->GetItemData(SelectedIndex);
pSTATIC_A->SetWindowText(data);
pSTATIC_B->SetWindowText(data);
pEDIT_BOX_A->SetWindowText(data);
pEDIT_BOX_B->SetWindowText(data);

Answer 2

1. 是的，在大多数语言中，第二个代码的效率略高于第一个代码。
2. 这可能不会产生任何实际影响。
3. 它可能确实在可读性方面产生了影响，所以请使用更干净的代码。

此外，一个好的编译器(包括Java的JIT)将内联重复的方法调用和缓存重复使用的值，因此这两个示例可能最终执行得比较好。

参考以下经验法则：

让它起作用，使它正确，使它快速...按照这个顺序。 -肯特·贝克

第一条优化规则：不要。

第二条优化规则：不要..。目前还没有。

第三条优化规则：优化前的配置文件

过早优化是万恶之源。 - Donald Knuth

在大多数情况下，超过90%的程序时间将花费在<10%的代码中，如果不分析代码，您就不知道是哪10%。所以，在得到反馈之前，不要担心它；优化程序员的时间比运行时更有价值。

Answer 3

假设编译器还没有为您优化计算值，则将计算值存储在局部变量中通常更有效。实际上，有时这是在称为回忆录的技术中内置到函数本身中的。

然而，在大多数情况下，效率增益小到可以被认为是可以忽略不计的。在正确性之后，可读性通常应该是你最关心的问题。

话虽如此，使用局部变量也常常会使它更易读，这给了您最好的两个世界。使用您的例子：

const char* text = pLISTBOX->GetItemData(SelectedIndex);
pSTATIC_A->SetWindowText(text);
pSTATIC_B->SetWindowText(text);
pEDIT_BOX_A->SetWindowText(text);
pEDIT_BOX_B->SetWindowText(text);

对于人类读者来说，这一点更为清晰。您不仅不必在每一行上读取长函数调用，而且很明显，所有的小部件都接收着完全相同的文本。