C++代码优化方法总结（三）
cppbug cpp_bug@hotmail.com
四. 优化你的内存使用
通常优化都有几个方面：更快的运行速度，有效的系统资源使用，更小的内存使用。一般情况下，代码优化都是试图在以上各个方面进行改善。重新放置声明技术被证明是消除多余对象的建立和销毁，这样既减小了程序的大小又加快了运行速度。然而其他的优化技术都是基于一个方面------更快的速度或者是更小的内存使用。有时，这些目标是互斥的，压缩了内存的使用往往却减慢了代码速度，快速的代码却又需要更多的内存支持。下面总结两种在内存使用上的优化方法：
1． Bit Fields
在C/C++中都可以存取和访问数据的最小组成单元：bit。因为bit并不是C/C++基本的存取单元，所以这里是通过牺牲运行速度来减少内存和辅助存储器的空间的使用。注意：一些硬件结构可能提供了特殊的处理器指令来存取bit，因此bit fields是否影响程序的速度取决于具体平台。
在我们的现实生活中，一个数据的许多位都被浪费了，因为某些应用根本就不会有那么大的数据范围。也许你会说，bit是如此之小，通过它就能减小存储空间的使用吗？的确，在数据量很小的情况下不会看出什么效果，但是在数据量惊人的情况下，它所节省的空间还是能够让我们的眼睛为之一亮的。也许你又会说，现在内存和硬盘越来越便宜，何苦要费半天劲，这省不了几个钱。但是还有另外一个原因一定会使你信服，那就是数字信息传输。一个分布式数据库都会在不同的地点有多份拷贝。那么数百万的纪录传输就会显得十分昂贵。Ok，现在我们就来看看该如何做吧，首先看下面这段代码：
struct BillingRec
{
long cust_id;
long timestamp;
enum CallType
{
toll_free,
local,
regional,
long_distance,
international,
cellular
} type;
enum CallTariff
{
off_peak,
medium_rate,
peak_time
} tariff;
};
上面这个结构体在32位的机器上将会占用16字节，你会发现其中有许多位都被浪费了，尤其是那两个enum型，浪费更是严重，所以请看下面做出的改进：
struct BillingRec
{
int cust_id: 24; // 23 bits + 1 sign bit
int timestamp: 24;
enum CallType
{//...
};
enum CallTariff
{//...
};
unsigned call: 3;
unsigned tariff: 2;
};
现在一个数据从16字节缩减到了8字节，减少了一半，怎么样，效果还是显著的吧：）
2． Unions
Unions通过把两个或更多的数据成员放置在相同地址的内存中来减少内存浪费，这就要求在任何时间只能有一个数据成员有效。Union 可以有成员函数，包括构造函数和析构函数，但是它不能有虚函数。C++支持anonymous unions。anonymous union是一个未命名类型的未命名对象。例如：
union { long n; void * p}; // anonymous
n = 1000L; // members are directly accessed
p = 0; // n is now also 0
不像命名的union，它不能有成员函数以及非public的数据成员。
那么unions什么时候是有用的呢？下面这个类从数据库中获取一个人的信息。关键字既可以是一个特有的ID或者人名，但是二者却不能同时有效：
class PersonalDetails
{
private:
char * name;
long ID;
//...
public:
PersonalDetails(const char *nm); //key is of type char * used
PersonalDetails(long id) : ID(id) {} //numeric key used
};
上面这段代码中就会造成内存的浪费，因为在一个时间只能有一个关键字有效。anonymous union可以在这里使用来减少内存的使用，例如：
class PersonalDetails
{
private:
union //anonymous
{
char * name;
long ID;
};
public:
PersonalDetails(const char *nm);
PersonalDetails(long id) : ID(id) {/**/} // direct access to a member
//...
};
通过使用union，PersonalDetails类的大小被减半。但是这里要说明的是，节省4 个字节内存并不值得引入union所带来的麻烦，除非这个类作为数百万数据库记录的类型或者纪录在一条很慢的通信线路传输。值得注意的是unions并不引入任何运行期负担，所以这里不会有什么速度上的损失。anonymous union的优点就是它的成员可以被直接访问。
