2024年5月25日发(作者：)

首先在VS2013, Release模式下面跑了一下C++代码，时间是208ms。基本重现了

C++部分的结果。这个速度的确不能算快。在我们推测具体原因以前，一定一定要先profile，

看看每一行所花费的时间是多少（不成熟的优化是万恶之源）。在VS里这个非常简单（要

求VS Ultimate，但一般订阅了MSDN AA的学校都有免费的VS Ultimate）。只要点一个

按钮就好了。

我们可以看到，rand()占用了56.3%的时间，是性能的瓶颈。此外，整数的减法也占用

了33.4%的时间。

知道了原因以后就好办了。第一步，放狗搜索c++ slow rand。出来一大坨结果。其中

一个是

Need a fast random generator for c++

里面提供了一个快速的rand()实现。把代码粘进去。

unsigned int g_seed = 0;

unsigned int fastrand() {

g_seed = (214013 * g_seed + 2531011);

return (g_seed >> 16) & 0x7FFF;

}

一个诡异的地方是这是个整数运算应该极其快，而且不应该有类型转换在里面。但是

profiler说50%的时间都在float到long的类型转换上面（注意图片右上角）。进一步检查

发现，rand_max怎么是double。改成int，结果不变，时间变成43ms，进一步提速2倍。

再profile得到： 一个诡异的地方是这是个整数运算应该极其快，而且不应该有类型转换在

里面。但是profiler说50%的时间都在float到long的类型转换上面（注意图片右上角）。

进一步检查发现，rand_max怎么是double。改成int，结果不变，时间变成43ms，进一步

提速2倍。再profile得到：

这时候我们可以看到时间非常平均，也没有明显瓶颈了。优化结束。

考虑到我们机器的不同，我的43ms大约相当于你的机器的31ms，相比于vba的570ms

有了18倍的性能差异，感觉还是比较合理的。

几点讨论：

• 其实在这个回答里，核心并不是程序优化的具体技巧，而是拿到一个问题如何思考和

利用工具的通用方法。比如即使我们不知道profiler这个东西，通过搜索"代码 每一行 时间

"也可以很快知道有这样的工具叫做profiler，并且学会怎么使用。即使不知道rand这个函

数怎么加速，通过搜索引擎也可以找到别人写好的现成代码。另一方面是发现瓶颈之后也不

要着急自己修复，如果不是特别一目了然的话，先看看别人是怎么做的。站在巨人的肩膀上，

事半功倍。所以关键在于时刻知道自己想要的是什么，和分析－调研－实验的思维习惯。

• 具体关于程序优化，我们绝大多数人没有那么牛的经验，一眼就能看出问题在哪里。

所以遇到性能问题，第一反应应当是用profiler看看瓶颈到底在哪。而且一个经验是这个瓶

颈往往是很难猜的——比如这个例子直接看代码第一反应往往是用代数和工程方法去优化

算半径的那部分。但就算这部分做到极致，rand速度提不上去，最多也只能把时间降到原

来的一半，事倍功半。以前我写代码也会在写的时候用各种奇技淫巧提升速度，但后来发现

总体上程序的速度并没有得到提升。因为程序80％的时间其实花在20％的代码里，剩下80％

的代码就算花个两个月优化到速度无穷快，也还是白瞎。所以一个兼顾开发和运行效率的方

法是，先怎么方便开发怎么写，然后用profiler找到瓶颈再有针对性地优化。

• 前两点不仅可以节省时间，可能更重要的是，如果你面对的不仅是一个工程，而且是

老板，你要说服老板你这么做的原因。这些profile的结果、别人的讨论、你自己的实验结

果，都会1) 说服老板你这么做是对的，2) 给老板留下深刻印象：你干了很多事，脑子清楚。

以后升迁啥的都有帮助。

• 上面用的是Windows平台的VS，方便好用但也非常贵。如果是Linux平台下可以用

gprof（不晓得有没有GUI版本的，望指教）。Mac下可以用XCode。但基本思路都是一样

的。