Билет 43. Эффективность программы. Средства стандартного и Турбо-Паскаля для повышения эффективности.

В применении к программам термин ЭФФЕКТИВНОСТЬ относится либо к использованию ресурсов системы, либо скорости выполнения, либо к тому и другому. К ресурсам системы относится оперативная память, дисковое пространство, устройства, то есть то, что может выделяться и использоваться. Суждение о том, является программа эффективной или нет, субъективно, оно зависит от ситуации. Рассмотрим программу, которая при выполнении использует 147 Кбайт оперативной памяти, 2 Мбайта дискового пространства и затрачивает в среднем 70 минут. Если это короткая программа, выполняющаяся на персональном компьютере Apple 2, то, по всей видимости, не очень эффективна. Однако, если это программа, выполняющаяся на суперкомпьютере Cray, то вероятно, она эффективна.

С другой стороны, когда вы добиваетесь эффективности по какому-либо одному параметру, часто при этом ухудшаются другие показатели. Например, достижение более быстрого выполнения программы ведет к ее увеличению, если вы используете линейную программу вместо вызовов функций для увеличения скорости. Кроме того, достижение более эффективного использования дискового пространства за счет упаковки данных замедляет доступ к диску.

Существует несколько методик программирования, которые всегда дают эффективные программы или по крайней мере более эффективные, чем в других случаях. Существует также ряд методов, которые делают программу как быстрее, так и меньше.

Некоторые СРЕДСТВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ:

1) Предотвращение дублирования кода: избыточный код не ссылается на код, который может быть выделен в подпрограмму. Кроме того, к избыточности относится и не необходимое дублирование аналогичных предложений внутри процедуры.

Пример (кусок кода).

Read(a);

Read(y);

if a<10 then WriteLn('Недопустимый ввод');

if Length(y)=0 then WriteLn('Недопустимый ввод');

В данном случае предложение WriteLn('Недопустимый ввод') встречается дважды. Однако, это не необходимо, так как фрагмент может быть переписан следующим образом:

Read(a);

Read(y);

if (a<10 or (Length(y)=0) then WriteLn('Недопустимый ввод');

В таком варианте код не только короче, но и будет в действительности выполняться быстрее, так как выполняется только одно предложение if/then вместо двух.

2) Использование процедур и функций: использование процедур и функций с локальными переменными составляет основу структурного программирования. Турбо-Паскаль является стеково-ориентированным языком: все локальные переменные и параметры используют стек для промежуточного запоминания. При вызове функции адрес возврата вызвавшей процедуры также помещается в стек. Это позволяет программе осуществить возврат в точку, из которой был вызов. Когда функция возвращает управление, данный адрес и все локальные переменные и параметры должны быть удалены из стека. Процесс заталкивания данной информации в стек называется последовательностью вызова, а процесс выталкивания информации из стека - последовательностью возврата. Эти последовательности требуют определенного времени и иногда довольно большого.

Можно подумать, что следует писать программы, которые состоят из нескольких больших процедур и которые, следовательно, будут работать быстрее. В большинстве случаев, однако, небольшие различия во времени выполнения не важны, а вот потеря структуры будет ощутимой. Но это другая проблема.

Положение таково, что убыстрение программы ведет к ее увеличению, а уменьшение программы ведет к ее замедлению. Использовать непосредственный код вместо вызовов функций следует только тогда, когда скорость имеет абсолютный приоритет. В противном случае рекомендуется повсеместное применение процедур и функций.

3) Предложение Case против цепочки if/then/else: цепочка if/then/else важна, так как она позволяет вам выполнить переходы по множеству ветвей с анализом данных различных типов, что не может быть сделано с помощью предложения case. Однако, если вы используете скалярные данные целые, действительные числа, символьные данные и перечисления, то следует применять предложение case, так как в общем случае предложение case порождает более компактный и быстрый объектный код, нежели серия предложений if/then/else.