Что такое оптимизация программы?

Оптимизация программы - это процесс модификации компьютерной программы таким образом, чтобы заставить программу выполняться быстрее, потреблять меньше ресурсов или вообще функционировать с более высоким уровнем эффективности. Задача оптимизации может выполняться автоматически некоторыми компиляторами языка программирования, преднамеренно с помощью программы оптимизации или вручную программистами, которые изучают исходный код и пытаются внести определенные улучшения. В общем, оптимизация программы выполняется с конкретной целью, потому что очень мало общих оптимизаций, которые могут быть выполнены для программы, которые каким-то образом не снижают оптимизированное состояние другой части программы, то есть программа обычно может быть оптимизирован для скорости или использования ресурсов, но обычно не для обоих. Одна сложность, которая может возникнуть при некоторых типах оптимизации, заключается в том, что многие языки программирования высокого уровня обеспечивают настолько большой уровень абстракции между собственным кодом и языком программирования, что оптимизация может быть трудной или невозможной для реализации на всех платформах во всех ситуациях, особенно с интерпретируемые языки, использующие JIT-компиляцию.

Важной концепцией в оптимизации программы является идея, что оптимизация обычно идет с какой-то ценой. Одним из примеров этого является то, что, когда часть кода оптимизирована для более быстрого выполнения, увеличение скорости может достигаться ценой читабельности кода, использования памяти, гибкости программы или ряда других затрат. Это означает, что оптимизация программы должна быть целевым процессом, с целью заставить один аспект программы работать лучше, при этом жертвуя эффективностью других аспектов.

Различные типы оптимизации программы могут выполняться на разных этапах разработки программы. Во время проектирования можно провести широкую оптимизацию, обеспечив эффективную работу программы. При работе с реальным исходным кодом оптимизация может включать обеспечение отсутствия посторонних команд, повторных вызовов или плохо написанных функций. При компиляции многие оптимизации автоматически выполняются компилятором и могут руководствоваться использованием различных переключателей или директив компилятора программистом.

Автоматическая оптимизация, как это может происходить с компилятором или программой оптимизации преданности, часто может включать в себя приемы, которые слишком сложны, чтобы быть практичными для программистов. Это может включать перемещение команд в программе, поэтому они выполняются не в том порядке, в котором они были изначально написаны, но более эффективным способом для процессора. Это также может включать преднамеренное смещение ресурсов, таких как блоки памяти, чтобы к ним можно было получить быстрый доступ. Большая часть программной оптимизации происходит автоматически на уровне компилятора.

Одна из сложностей с повторяющейся или агрессивной оптимизацией программы состоит в том, что после того, как программа была модифицирована для более эффективной работы, ее обычно становится труднее модифицировать для других целей, таких как добавление функциональности или исправление ошибок. Это может произойти, когда оптимизации начинают блокировать установленные программные поведения, которые нелегко изменить или адаптировать к новому коду без необходимости отмены всех оптимизаций. Более серьезная проблема заключается в том, что во многих случаях оптимизированная программа становится менее удобочитаемой, поскольку вместо кратких команд и классических структур управления используются трюки и ярлыки. По этим причинам часто существует уровень оптимизации программы, на котором приемлемо остановиться, даже если радикальные изменения кода могут заставить программу работать немного более эффективно.