ACM/OI中C++常用优化(实用/调试/技巧)代码(语法)

一、C++万能编译头文件

#include<bits/stdc++.h>

VS2017添加万能头文件

从

#include <iostream>

#include <cstdio>

#include <fstream>

#include <algorithm>

#include <cmath>

#include <deque>

#include <vector>

#include <queue>

#include <string>

#include <cstring>

#include <map>

#include <stack>

#include <set>

using namespace std;

int main(){

    cout << "Hello world!" << endl;

    return 0;

}

到

#include<bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main(){

    cout << "Hello world!" << endl;

    return 0;

}

注意：

1、目前POJ还不支持<bits/stdc++.h>（G++、C++都不支持）。HDU部分支持（G++支持，C++不支持）。

其他国外的oj，还有台湾的oj都支持，CF，Topcoder也都支持。

2、降低编译速度、造成CE。

主要用途：减少代码量

二、预编译

预处理宏

#define long long ll

条件编译

#define DEBUG

int main(){

    #ifdef DEBUG

        cout << "Hello world!" << endl;

    #endif

    return 0;

}

C++/C语言中条件编译相关的预编译指令，包括 #define、#undef、#ifdef、#ifndef、#if、#elif、#else、#endif、defined。

#define 定义一个预处理宏

#undef 取消宏的定义

#if 编译预处理中的条件命令，相当于C语法中的if语句

#ifdef 判断某个宏是否被定义，若已定义，执行随后的语句

#ifndef 与#ifdef相反，判断某个宏是否未被定义

#elif 若#if, #ifdef, #ifndef或前面的#elif条件不满足，则执行#elif之后的语句，相当于C语法中的else-if

#else 与#if, #ifdef, #ifndef对应, 若这些条件不满足，则执行#else之后的语句，相当于C语法中的else

#endif #if, #ifdef, #ifndef这些条件命令的结束标志.

defined 　与#if, #elif配合使用，判断某个宏是否被定义

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主要用途：替换、选择性编译

三、文件输入/文件输出

#define DEBUG

int main(){

    #ifdef DEBUG

        freopen("input.in", "r", stdin);

        //freopen("output.out", "w", stdout);

    #endif

    int n;

    scanf("%d",&n);

    //cout << "Hello world!" << endl;

    return 0;

}

而我常用的是

freopen("input.in", "r", stdin);

//直接使用，提交的时候注释即可

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主要用途：减少DEBUG中繁琐的复制/粘贴/输入操作

四、程序运行时间

#include<iostream>

#include<ctime>

using namespace std;

#define DEBUG

int main(){

    int n;

    scanf("%d",&n);

    //cout << "Hello world!" << endl;

    #ifdef DEBUG

        printf("Time cost : %lf s\n",(double)clock()/CLOCKS_PER_SEC);

    #endif

    return 0;

}

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注意：此代码记录输入时间，故应该配合文件输入/文件输出代码

主要用途：与文件输入/文件输出同时使用，初步计算程序运行时间

五、寄存器变量

register

常见宏编译

#define RI register int

对于一些频繁使用的变量，可以声明时加上该关键字，运行时可能会把该变量放到CPU寄存器中，只是可能，因为寄存器的空间是有限的，不保证有效。特别是你变量多的时候，一般还是丢到内存里面的。

比较下面两段程序：

register int a=0;

for(register int i=1;i<=999999999;i++)a++;

int a=0;

for(int i=1;i<=999999999;i++)a++;

优化：0.2826 second

不优化：1.944 second

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主要用途：减少程序运行时间

六、typedef

typedef long long ll;

//typedef __int128 lll;

类似于宏编译#define

#define long long ll;

#define __int128 lll;

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主要用途：减少代码量

七、cin和cout取消同步

ios::sync_with_stdio(false);

cin.tie(0);

cout.tie(0);

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主要用途：减少输入输出的时间

八、快速输入输出函数

template <class T>

inline void scan_d(T &ret)

{

    char c;

    ret = 0;

    while ((c = getchar()) < '0' || c > '9');

    while (c >= '0' && c <= '9')

    {

        ret = ret * 10 + (c - '0'), c = getchar();

    }

}

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主要用途：减少输入输出的时间

九、endl、"\n"和'\n'

"\n"

"\n"表示搜索一个字符串，只有一个数据是回车符

'\n'

'\n' 表示一个字符，两者在输出上是一样的！

endl

在c++中，终端输出换行时，用cout<<......<<endl 与 “\n”都可以，这是初级的认识。但二者有小小的区别，用endl时会刷新缓冲区，使得栈中的东西刷新一次，但用“\n”不会刷新，它只会换行，盏内数据没有变化。但一般情况，二者的这点区别是很小的，在大的程序中可能会用到。建议用endl来换行.
endl除了写’\n’进外，还调用flush函数，刷新缓冲区，把缓冲区里的数据写入文件或屏幕.考虑效率就用’\n’.
cout << endl;除了往输出流中插入一个’\n’还有刷新输出流的作用.
cout << endl; 等价于: cout << ‘\n’ << flush;
在没有必要刷新输出流的时候应尽量使用cout << ‘\n’, 过多的endl是影响程序执行效率低下的因素之一.

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主要用途：提高程序运行效率

十、常量

const int N=1000+10;

const int M=100000+10;

const int MOD=1e9+7;

const double PI = acos(-1.0);

const double EXP = 1E-8;

const int INF = 0x3f3f3f3f;

主要用途：提高代码复用性

十一、内联函数

inline int max(int a,int b){

   return a > b ? a:b;

}

由编译器在编译时会在主程序中把函数的内容直接展开替换，减少了内存访问，但是这并不是适用于各种复杂以及递归式的函数，复杂函数编译器会自动忽略inline

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主要用途：提高程序运行效率

十二、默认参数

可用于逆元的取模快速幂函数

int PowerMod(int a, int b=MOD-2, int c=MOD){

    int ans = 1;

        a = a % c;

    while(b>0){

        if(b % 2 == 1)

            ans = (ans * a) % c;

        b >>= 1;

        a = (a * a) % c;

    }

    return ans;

}

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主要用途：提高函数复用性，减少代码量

十三、奇偶判断

n%2

n&1

其中&1的效率高于%2

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%2的汇编代码为

movl    _x, %eax

movl    $LC0, (%esp)

movl    %eax, %edx  //(del)

shrl    $31, %edx  //(del)

addl    %edx, %eax  //(del)

andl    $1, %eax

subl    %edx, %eax  //(del)

movl    %eax, 4(%esp)

movl    %eax, _x

&1的汇编代码为

movl    _x, %eax

movl    $LC0, (%esp)

andl    $1, %eax

movl    %eax, 4(%esp)

movl    %eax, _x

主要用途：提高程序运行效率

十四、乘和除的位运算

x <<= 1;

x *= 2;

例如上面这两句，都是把x乘2，但真的用位运算会快么，其实他们理论上是一样的，在被g++翻译成汇编后，两者的语句都是

addl    %eax, %eax1

它等价于 x = x + x。所以在这里位运算并没有任何优化。那么把乘数扩大呢，比如乘10，x *= 10的汇编语言为

leal    (%eax,%eax,4), %eax

addl    %eax, %eax

翻译过来就是

x = x + x*4;

x = x + x;

而那些喜欢用(x << 3 + x << 1)的人自己斟酌！

但是位运算在某些地方是非常有用的，比如除法，右移的汇编代码为

movl    _x, %eax

sarl    %eax

movl    %eax, _x

movl    _x, %eax

而除二的汇编代码为

movl    _x, %eax

movl    %eax, %edx  //(del)

shrl    $31, %edx  //(del)

addl    %edx, %eax  //(del)

sarl    %eax

movl    %eax, _x

movl    _x, %eax

可以看到，右移会比除快很多。

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主要用途：提高程序运行效率

十五、变量交换

swap函数效率高于a ^= b ^= a ^= b

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(a ^= b ^= a ^= b)的汇编代码

movl    _b, %edx

movl    _a, %eax

xorl    %edx, %eax

xorl    %eax, %edx

xorl    %edx, %eax

movl    %eax, _a

xorl    %eax, %eax

movl    %edx, _b

(int t = a;a = b,b = t;)的汇编代码

movl    _a, %eax

movl    _b, %edx

movl    %eax, _b

xorl    %eax, %eax

movl    %edx, _a

主要用途：提高程序运行效率

十六、lowbit函数

x & (-x)

int lowbit(int x){

    return x&(-x);

}

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主要用途：提高程序运行效率

十七、2的幂判断

x > 0 ? ( x & (x - 1)) == 0 : false

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主要用途：提高程序运行效率

十八、短路运算符

短路运算符：一旦可以确定了表达式的真假值时，直接返回真假值

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主要用途：提高程序运行效率

十九、非零即真

if(x)

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主要用途：提高程序运行效率

二十、取模优化

//设模数为 mod

inline int inc(int x,int v,int mod){x+=v;return x>=mod?x-mod:x;}//代替取模+

inline int dec(int x,int v,int mod){x-=v;return x<0?x+mod:x;}//代替取模-

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主要用途：提高程序运行效率

二十一、加法优化

用++i代替i++，后置++需要保存临时变量以返回之前的值，在 STL 中非常慢。

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主要用途：提高程序运行效率

二十二、结构优化

如果要经常调用a[x],b[x],c[x]这样的数组，把它们写在同一个结构体里面会变快一些，比如f[x].a, f[x].b, f[x].c

指针比下标快，数组在用方括号时做了一次加法才能取地址！所以在那些计算量超大的数据结构中，你每次都多做了一次加法！！！在 64 位系统下是 long long 相加，效率可想而知。

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主要用途：提高程序运行效率

二十三、对拍程序

虽然肉眼debug的能力也很重要，但有的时候一直手打数据测试两三天也没有必要。

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主要用途：提高DEBUG效率，寻找问题数据

二十四、O1,O2,O3编译优化

#pragma GCC optimize("O3")

#pragma G++ optimize("O3")

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主要用途：提高程序运行效率

二十五、扩栈

C++版本一

写在main的开始

int size = 256 << 20; // 256MB

char *p = (char*)malloc(size) + size;

__asm__("movl %0, %%esp\n" :: "r"(p));

C++版本二

#pragma comment(linker, "/STACK:102400000,102400000")

C++版本三

64位版本

extern int main2(void) __asm__ ("main2");

int main2(){ exit(0); }//在这里写main函数

int main(){

    int size=64<<20; char *p=(char*)malloc(size)+size;

        __asm__ __volatile__("movq  %0, %%rsp\n"  "pushq $exit\n"   "jmp main2\n"  :: "r"(p));

}

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主要用途：提高系统栈的存储空间

二十六、memset和memcpy以及memmove

函数效率都非常高，比循环的速度快很多

若原code：

for(int i=l;i<=r;++i) a[i]=0;

for(int i=l;i<=r;++i) a[i]=b[i];

for(int i=l;l<=r;++i) a[i]=b[i],b[i]=0;

则

memset(a+l,0,r-l+1<<2);

memcpy(a+l,b+l,r-l+1<<2);

memmove(a+l,b+l,r-l+1<<2);

/* ------- */

memset(a+l,0,(r-l+1)*sizeof(a[0]));

memcpy(a+l,b+l,(r-l+1)*sizeof(a[0]));

memmove(a+l,b+l,(r-l+1)*sizeof(a[0]));

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主要用途：提高程序运行效率

二十七、YES/NO输出（三元运算符）

cout<<(ans?"YES":"NO")<<endl;

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主要用途：提高程序可读性

二十八、输出空格分隔、末尾无空格的数组

for(int i=1;i<=n;i++){

    printf("%d%c",a[i]," \n"[i==n]);

}

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主要用途：减少代码量

二十九、构造函数

struct node{

    int u,v,w;

    node(){};

    node(int u,int v,int w):u(u),v(v),w(w){}

};

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主要用途：减少代码量

三十、常用C++库函数（STL）

函数	作用
sort	排序
memset	赋值
next_permutation	全排列
max	最大值
min	最小值
swap	交换
exit	退出程序
__builtin_popcount	一个数的二进制表示中有多少位是1
strlen	字符数组长度

主要用途：减少代码量