本文首先对C++程序设计特摘点进行分析，进而探讨其程序时要间性能的优化措施，包括减少临时对象、多使用初始化列表、合理运用inline、优化数据结构设计等，以期为C++程序设计提供参考。

【关键词】C++程序；时间性能；设计优化

时间性能是衡量一个C-H-程序性能优劣的重要指标，在程序设计过程中，采用不同的数据结构、对象调用方式，都会对程序时间性能产生影响。如果程序运行时间超出用户的等待时间上限，即使其能够完成某方面的功能，也无法投入实际应用。因此，需要釆用有效的时间性能优化方法，改善程序整体性能水平。

1、C++程序设计特点

C++编程语言是在C语言的基础上演化发展形成的，继承C语言的特点，并弥补了C语言存在的缺陷。在计算机程序语言发展过程中，C++语言占有重要地位，在很大程度上推动了计算机编程语言发展。从本质上来看，C++编程语言是一种面向过程、面向对象的编程语言，支持使用各种编程范式，能够完成各种各样的软件系统开发任务，包括操作系统及引擎开发。其主要特点是支持多态性、支持继承和重用、支持数据封装及数据隐藏，具有较强的灵活性。釆用C++编程语言进行程序设计开发，一般在集成开发环境(IDE)下进行，开发环境功能齐全，完成编程后可直接在环境中进行测试，常用的C++程序编译器包括DecC、Ultimate++、CFree等。在编程过程中，由于编译器会自动生成中间数据结构和代码，对于程序开发人员是不可见的。因此，只有具有长时间编程经验、非常了解C++语言的程序设计人员才能够掌握编译器自动生产代码的条件和时机。这为C++程序时间性能调控增加了一定难度，需要积极研究其时间性能优化设计方法，提高C++程序的实用性。

2、C++程序设计中的时间性能优化措施

2.1 减少临时对象

在c++程序语言中，有时需要使用到临时对象。在程序中没有对临时对象的定义，而是由编译器直接生成，一般出现在两种情况。第一种情况是对象作为参数，传递给函数时，编译器会自动生成一个临时对象用于参数传递。第二种情况是函数的返回结果为对象时，编译器也会生成一个临时对象。这主要是由于C++语言是一种面向对象的编程语言，在程序设计和运行过程中，需要频繁使用类和对象。在类中包含有许多函数，其中包括构造函数及析构函数。设计的C++程序在调用类时，需要获取类的实例，也就是对象，所以会出现上述两种情况，其根本原因是对类中构造函数、析构函数的调用。在产生临时对象的过程中，会占用一定的空间和时间性能，如果程序中大量使用临时对象，则会增加系统运行压力。因此，需要减少C++程序中临时对象的使用。

2.2 多使用初始化列表

在C++程序中如果要使用一个类，先要调用其构造函数，完成成员变量初始化工作。实际上，在类的定义过程中已经创建了类中的成员变量，调用构造函数相当于对变量进行重新复赋值。使用初始化列表的作用也是对类的成员变量进行初始化，而且只需要调用以一次类的构造函数。比如在C++程序代码中有：

A：:A(intpa,char*p){
a=ap；
Name=p；
}；

在调用该构造函数时，成员变量Name已经创建成功，执行到“Name=p”时相当于对Name进行重载。在此过程中，相当于调用两个函数，即Name的构造函数以及”的重载函数。而使用初始化列表的方式完成参数赋值，则只调用Name的构造函数，可以有效缩短变量初始化时间，提高程序时间性能。釆用初始化列表的赋值方式如下：

A::A(intpa,char*p)：a(pa),name(p){}；

2.3合理运用inline

在C++程序中使用inline的效果是在编译时釆用函数体代码代替原调用指令。即编译执行文件中的函数调用部分会直接替换为函数代码，从而减少函数进栈和出栈时的运行时间。将函数代码替换到调用位置后，还可以使程序编译器对代码产生更多了解，在信息支持下对代码进行优化。如果不使用inline,在执行到函数位置时，则会跳转到函数体位置执行其代码，容易岀现操作系统缺页中断现象，需要将缺页代码移入到内存中，导致程序运行时间大幅度增加。不过这种方法虽然能够节省函数编译和执行时间，但将函数代码替换到函数调用部分，会增加内存占用。如果大量使用这种方法，可能会导致内存空间不足，降低程序空间性能。因此，需要对inline进行合理使用，适当的牺牲空间性能提升程序时间性能。

2.4 尽可能不使用虚函数。在C++语言中，虚函数具有一定的特殊性，与C语言的虚函数有所不同。具体而言，C++虚函数具有运行时多态性，这是许多程序语言不具备的功能。这种多态性特点可以使虚函数应用更加灵活，但是也会增加程序运行过程中的空间和时间性能压力。在C++程序设计过程中，每个虚函数对应一张虚函数表，其中存放着函数指针。在调用过程中，每执行一次实例化操作，虚函数就会生成一张虚函数表，牺牲的空间和时间性能不容忽视。因此，站在提升程序时间性能的角度，应尽可能减少对C++虚函数的使用。如果釆用其他方法能够达到与虚函数同样的效果，应优先选择其他方法。

2.5 智能指针优化运用

在C++程序中对指针类型的使用非常广泛，通过合理运用指针，能够同时优化C++程序的时间和空间性能。比如要将大量复杂信息存储到程序内部，将信息存储单元存放在类中，再将类的对象存储到STL容器中。要完成该操作过程，如果直接以对象形式进行存储，会出现一个信息单元在内存中多个对象中重复存储的现象，造成空间资源浪费。而且在执行存入和取出操作时，还会增加系统运行时间。针对这种问题，通过改为存储对象指针，一个信息单元实际只被存储在一个对象中，然后利用指针进行存入和取出。但是在指针使用过程中，如果没有控制好指针的释放，或出现多次释放问题，则会引发程序异常。C++语言在Boost库中定义了智能指针shared_ptr以及智能数组指针shared_arrayo使用智能指针可以在使用结束后自动释放，从而充分发挥指针调用方法对于C++程序的空间和时间性能优化作用。

2.6 STL成员函数的运用

在STL容器中对许多程序执行操作进行了定义，包括插入和赋值等操作。其成员函数包括insert、eraseassign>empty、count>resize等，程序设计人员需要明确STL容器中的函数功能，优先使用STL容器中的函数。由于STL容器中的函数程序简洁，运行效率较高。如果STL容器中的函数操作对象为某区间的系列元素，则该函数被称为区间成员函数，具体包括区间插值函数、区间构造函数、区间赋值函数等。相比于实现同样功能的向容器中插入一个元素的函数代码，采用区间成员函数具有明显的时间性能优势。比如要将m各数据插入到大小为n的vector头部，采用常规方法需要调用n次insert函数，对vector内数据移动n*m次，而采用区间插入函数，只调用1次insert函数，对vector内数据移动n次，可以极大的缩短程序运行时间。

2.7 Vector和reserve搭配使用

Vector是一种STL容器，采用连续数据存储方式，若内存不足，则会开辟新连续内存，并将原实例复制到新的内存空间中。如果在vector中存储的是类，对其进行复制时则要调用类的构造函数。在vector容器中，采用size方法返回元素个数，釆用capacity方法返回当前内存可容纳元素个数。在不同编译器下，对vector容器开辟新内存的定义不同，部分为原内存大小1.5倍，部分为2倍。由于在开辟新内存后需要将原实例复制到新内存中，会增加运行时间。为避免出现这种情况，可以在vector前先使用reserve方法，为其预先分配内存空间，从而降低需要新分配内存空间的几率。

2.8 优化数据结构

在C++程序设计过程中，优化数据结构是提升程序时间性能的一个重要方式。C++程序是由数据结构、算法组成的，其中，数据结构是基础，算法是数据的操作方法。在C++标准库中包含多种高级数据结构类型，包括上述提高的vector,还有map、list>set等。通过灵活运用这些数据结构，可以有效优化程序运行过程，减少执行时间。比如在map数据结构的使用过程中，主要负责存储由关键词定位的数据信息，但如果关键词范围及数据量大小相差不多，则更适合釆用vector结构进行存储。再比如list是一种数据链表结构，其数据分散存储在内存中，并通过采用指针建立索引，在vector结构无法预知应分配的内存大小时，可以釆用list数据结构。

3 结束语

综上所述，在C++程序设计过程中，可以通过采用多种时间性能优化方法，改善程序设计方式，缩短程序运行时间。应将时间性能作为C++程序设计指标，随时考虑时间性能方面的影响因素，对各种时间性能优化方法进行组合应用，从而使其能够达到程序设计要求。

参考文献

[1]刘玮，李广力，王冠成，崔天明.基于云模型的程序时间性能评价方法[J].计算机工程与设计,2018,39(02):435-440.

[2]张凯，张宁.试谈C++程序设计中的时间性能优化[J].电脑编程技巧与维护,2016(08):34-35+37.

[3]赵美勇，崔旭冉，宋思睿.程序设计的时间复杂度优化技巧[J].数字通信世界,2019(01):5+46.

作者简介：陈雪(1981-)，女，吉林省公主岭市人。硕士研究生，工程师。研究方向为测控软件、图像处理。