延迟声明变量是否更加高效？

Question

将变量声明放在后面是否更节省内存或者更高效？

示例：

int x;
code
..
.
.
. x is able to be used in all this code
.
actually used here
.
end

对比

code
..
.
.
.
int x;
actually used here
.
end

谢谢。

- Eugene K

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最好将 x 保留在使用它的地方，这样程序员就能保持头脑清晰、专注于算法而不是这些细节。请注意，这并不改变原意。 - Johannes Schaub - litb

我想，“先声明，后编写代码”的习惯可能源自Pascal和相关语言的古老时代，并一直延续至今。 - Captain Giraffe

这实际上是C89遗留下来的产物，当时编译器需要提前看到所有变量以确定堆栈大小。现代编译器直到变量初始化时才分配堆栈空间，即使它早先被声明。 - MSalters

Answer 1

请按照逻辑编写代码（通常更接近实际使用）。编译器可以并且会发现这样的问题，并生成最适合目标架构的代码。

你的时间比试图猜测编译器和处理器缓存之间的交互要宝贵得多。

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例如，在x86上，此程序为：

#include <iostream>

int main() {
  for (int j = 0; j < 1000; ++j) {
    std::cout << j << std::endl;
  }
  int i = 999;
  std::cout << i << std::endl;
}

相比之下：

#include <iostream>

int main() {
  int i = 999;
  for (int j = 0; j < 1000; ++j) {
    std::cout << j << std::endl;
  }
  std::cout << i << std::endl;
}

编译使用的：

g++ -Wall -Wextra -O4 -S measure.c
g++ -Wall -Wextra -O4 -S measure2.c

检查输出时，使用diff measure*.s命令会显示：

<       .file   "measure2.cc"
---
>       .file   "measure.cc"

即使对于：

#include <iostream>

namespace {
  struct foo {
    foo() { }
    ~foo() { }
  };
}

std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const foo&) {
  return out << "foo";
}

int main() {
  for (int j = 0; j < 1000; ++j) {
    std::cout << j << std::endl;
  }
  foo i;
  std::cout << i << std::endl;
}

vs

#include <iostream>

namespace {
  struct foo {
    foo() { }
    ~foo() { }
  };
}

std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const foo&) {
  return out << "foo";
}

int main() {
  foo i;
  for (int j = 0; j < 1000; ++j) {
    std::cout << j << std::endl;
  }
  std::cout << i << std::endl;
}

g++ -S生成的汇编代码差异仅在文件名上有所区别，因为没有副作用。如果有副作用，则会决定您构建对象的位置-您希望何时发生副作用？

- Flexo

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@AAT - 可能还有第三件事要避免猜测 - 下一个十年处理器的行为！ - Flexo

Answer 2

对于基本类型，如int，从性能角度来看并不重要。对于class类型，变量定义包括构造函数的调用，如果控制流跳过该变量，则可以省略构造函数调用。此外，对于基本类型和class类型，应将定义延迟至少到有足够信息使这样的变量有意义的点。对于非默认可构造类类型，这是强制性的；对于其他类型，它可能不是，但它会强制你使用未初始化状态（如-1或其他无效值）。您应该尽可能在最小的范围内尽可能晚地定义变量；有时从性能角度来看可能并不重要，但从设计上来说总是很重要的。

- K-ballo

Answer 3

一般来说，你应该声明变量的使用位置和时间。这样可以提高代码的可读性、可维护性，并且出于纯粹实用的原因，内存局部性也会得到改善。

即使你有一个大对象，无论是在外部声明还是在循环体内声明，唯一的区别就在于构造和赋值；由于现代分配器非常擅长短期分配，实际的内存分配将几乎相同。

如果你有一小部分代码不需要后续使用其变量（尽管这通常表示你最好使用单独的函数），甚至可以考虑创建新的匿名范围。

所以，基本上就写最合逻辑的方式，通常也会得到最有效的代码；或者至少你不会比将所有东西都声明在顶部做得更糟。

- Kerrek SB

Answer 4

对于简单类型来说，无论是哪种方式都没有更高的内存或计算效率。但对于更复杂的类型，将内容保持在缓存中（从构建时开始）并靠近使用它们的位置可能更加有效。这也可以最小化内存保留的时间。

- David Schwartz

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另一方面，如果构建需要昂贵的操作，比如从主存中读取数据，那么在非依赖操作完成的同时，更早地将其流水线化可能更加高效。 - Peter Alexander

正确。如果构造具有副作用，您可能无法选择它的位置。最接近于一般规则的是，通常最好将它们放在使用它们的地方附近，但如果您有任何理由不这样做，那通常就足够了。 - David Schwartz