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> 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
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;
}
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;
}
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
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; 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); 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();
}
} 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.
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
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
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;
}
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
详情
%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。
详情
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
详情
(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);
}
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 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
主要用途：提高程序运行效率
十九、非零即真
if(x) 详情
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- 详情
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。
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")
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));
}
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]));
详情
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; 详情
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]);
} 详情
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){}
}; 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
参考文章：
https://www.cnblogs.com/xenny/p/9410888.html
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