Пособие по практике программирования
Эффективное использование памяти
Память — один из самых дорогостоящих компьютерных ресурсов, которого вечно не хватает; огромное количество плохих программ возникло из попыток выжать все, что можно, из того немногого, что имелось в наличии. Небезызвестная "проблема 2000 года" зачастую причисляется к разряду именно таких проблем: когда память была действительно буквально на вес золота, потратить два байта на число 19 считалось непозволительной роскошью. Действительно ли память является главной причиной проблемы или нет, — возможно, все беды возникли из-за перенесения наших бытовых привычек (мы нечасто указываем в документах, к какому веку они относятся, — это и так очевидно) на программы, — но приведенный пример отлично демонстрирует всю опасность недальновидной оптимизации.
В любом случае, времена меняются, теперь и оперативная память, и внешние носители информации стали просто удивительно дешевыми. Таким образом, главный принцип оптимизации использования памяти — тот же, что и в увеличении быстродействия: не беспокойтесь понапрасну.
Однако и сейчас могут возникнуть ситуации, когда вопрос используемого пространства играет существенную роль. Если программе не хватает имеющейся оперативной памяти, то некоторые ее части (страницы),, выгружаются на диск, а это отрицательно сказывается на производительности. Часто приходится видеть, насколько расточительно относятся к памяти новые версии программ. Как ни печально, но такова сегодняшняя реальность: обновление программного обеспечения часто влечет за собой покупку дополнительной памяти.
Используйте минимально возможный размер типа данных. Первый шаг к более эффективному использованию места — попытаться с минимальными изменениями лучше распределить существующую память, используя, например, минимальные из возможных типов данных. Эта экономия может означать замену int на short, если данные это позволяют, в частности такое представление используется для координат в системах двумерной графики, поскольку 16 битов, по-видимому, достаточно для любых диапазонов экранных координат. Можно экономить память и заменой double на float, но при этом надо опасаться потери точности, ведь float содержит, как правило, только 6 или 7 десятичных знаков.
В описанных и аналогичных им случаях в программу почти наверняка придется внести и другие соответствующие изменения, самым оче-видным из которых будет замена спецификаторов формата в printf и, что особенно важно, в scanf.
Логическим расширением этого подхода является кодирование информации в байте или даже в нескольких битах. Не используйте битовые поля C/C++; они ухудшают переносимость и нередко ведут к неоднозначному и неэффективному коду. Вместо этого поместите нужные операции в функции, которые будут считывать и устанавливать отдельные биты внутри слова или массива слов с помощью сдвигов или битовых масок. Такие функции возвращают группу последовательных битов из середины слова:
