阶乘算法优化
__attribute__((noinline))
int test(int n)
{
int fact = 1, num = n + 1;
int i =1;
for (i = 1; i < num; i++) {
fact *= i;
}
return fact;
}
int main()
{
printf("%d\n", test(1000000000));
}为方便分析，函数calc()前面加上__attribute__((noinline))，禁止GCC把calc内联在main()中。此外，calc()中，fact类型是int，main()中调用calc(1000000000)，会导致fact溢出，但不影响测试，不用管它。
编译一下，然后用time命令测量下运行耗时：
[root@localhost ~]# gcc jiecheng.c -o jiecheng
[root@localhost ~]# time ./jiecheng
0
real 0m25.159s
user 0m25.160s
sys 0m0.000s用时25s
#include <stdio.h>
int test(int n)
{
int fact0 = 1,fact1 = 1,fact2 = 1,fact3 = 1;
int i =1;
for (i = 1; i < n; i+=4) {
fact0 *= i;
fact1 *= i+1;
fact2 *= i+2;
fact3 *= i+3;
}
return fact0 * fact1 *fact2 * fact3;
}
int main()
{
printf("%d\n", test(1000000000));
}注意：这里为方便讲解，假设n总是4的倍数。如果要处理n不是4的倍数的情况，只需要在主循环体外，增加一个小的循环单独处理最后的n%4个数，也就是最多3个数即可，对整体性能影响几乎为0.
编译一下，然后用time命令测量下运行耗时：
[root@localhost ~]# time ./jiecheng2
0
real 0m9.067s
user 0m9.066s
sys 0m0.004s运行耗时从原来的25秒降到了9秒，性能提升了！你以为这就完了？
这还不是最终的结果，因为我们还有一个优化技巧还没加上，最终优化后的结果是0.3秒！文末会讲！先不着急，咱们一个一个来讲！
关于循环展开：你真的理解吗？
看到这里，有人会说，不就是循环展开嘛，很简单的，没什么好研究的，而且加了优化选项之后，编译器会自动进行循环展开的，没必要手动去展开，也就没有研究的价值了！
真的是这样吗？先尝试回答下面几个问题：
-
循环展开为什么能提高程序性能，其背后的深层次原理是什么？
-
循环随便怎么展开都一定可以提高性能吗？
-
用了优化选项，编译器一定会帮我们自动进行循环展开优化吗？
第一个问题后面会详细讲解，我们先用实例回答下第2个和第3个问题。
先看第2个问题。
循环随便展开都能提高性能吗？
我们把jiecheng_2.c稍微改一下，命名为jiecheng_3.c：
#include <stdio.h>
int test(int n)
{
int fact=0;
int i =1;
for (i = 1; i < n; i+=4) {
fact *= i;
fact *= i+1;
fact *= i+2;
fact *= i+3;
}
return fact;
}
int main()
{
printf("%d\n", test(1000000000));
}仍然是循环展开，只不过把循环展开的方式稍微改了一下。再编译一下，用time命令测量下运行耗时：
[root@localhost ~]# time ./jiecheng3
0
real 0m17.095s
user 0m17.090s
sys 0m0.004s和jiecheng.c相比运行耗时只减少了8秒！为什么同样是循环展开，jiecheng_2.c只需要1.6秒，而jiehceng_3.c却要17秒，为什么性能差异这么大呢？别着急，后面细讲。
再看第三个问题，加了优化选项，编译器一定会帮我们自动进行循环展开优化吗？一试便知
O3，编译器一定会循环展开吗？
重新编译下test.c, test_2.c, 和test_3.c，只不过，这次我们加上-O3优化选项，然后分别用time命令再测量下运行时间。
先是test.c：
[root@localhost ~]# gcc jiecheng.c -o jiecheng -O3
[root@localhost ~]# time ./jiecheng
0
real 0m3.457s
user 0m3.453s
sys 0m0.004s加了-O3优化后，程序耗时从原来的25秒降到了3秒，性能提升确实非常明显！是否好奇，-O3选项对test.c做了什么样的优化，能够把程序耗时降到八分之一？这个后面再讲。
现在，我们先试下test_2.c：
[root@localhost ~]# gcc jiecheng_2.c -o jiecheng2 -O3
[root@localhost ~]# time ./jiecheng2
0
real 0m1.011s
user 0m1.008s
sys 0m0.004s同样，加了-O3后，程序耗时从原来的9秒降到了1秒！此外，在同样加了-O3的情况下，使用了循环展开的test_2.c，程序耗时仍然是test.c的八分之一！可见，编译器确实优化了一些东西，但是，无论是否加-O3优化选项，进行手动循环展开的test.c仍然是性能最好的！
最后，再试下test_3.c:
[root@localhost ~]# gcc jiecheng_3.c -o jiecheng3 -O3
[root@localhost ~]# time ./jiecheng3
0
real 0m0.004s
user 0m0.000s
sys 0m0.004s看到了吧？同样加了-O3优化选项的前提下，性能仍然与test_2.c相差甚远！（我这里测试的结果与文章的不一样），也是与CPU有关，这里使用的是龙芯Loongson-3A R3 (Loongson-3B3000) @ 1450MHz
小结一下我们现在得到的几组测试结果：
jiecheng.c jiecheng_2.c jiecheng_3.c
-O0 25.159秒 9.075秒 17.054秒
-O3 3.463秒 1.008秒 0.0003秒
原谅链接
改几行代码，for循环耗时从3.2秒降到0.3秒！真正看懂的都是牛人！