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Au-delà de l'optimisation : qu'est-ce que la super-optimisation d'un programme et comment amener votre code à l'extrême ?
Dans le domaine des technologies de l'information, « l'optimisation de programme » n'est pas seulement un terme, c'est un art qui implique l'optimisation de tous les aspects d'un système logiciel pour maximiser l'efficacité, l'utilisation des ressources et les performances relatives idéales. Le but de l'optimisation du programme est d'améliorer les performances d'un programme en termes de vitesse d'exécution, d'utilisation de la mémoire, etc., et même de réduire la consommation d'énergie dans certains cas.
Bien que le mot « optimisation » ait la même étymologie que « optimisation », il est en fait rare de parvenir à un système optimal.
Souvent, un système optimisé ne sera pas optimal dans l'absolu, mais sera optimisé sur la base de mesures de qualité spécifiques. Cela signifie que dans différents scénarios d'application, les méthodes d'optimisation requises peuvent être différentes. Par exemple, si la consommation de mémoire est augmentée afin d’augmenter la vitesse d’exécution du programme, cela peut ne pas être totalement applicable à toutes les situations.
Niveaux d'optimisation
Le processus d'optimisation peut se produire à plusieurs niveaux, depuis le niveau de conception jusqu'à des choix plus spécifiques d'algorithmes et de structures de données, et enfin au niveau du code source. Différents niveaux d'optimisation ont des impacts différents sur le produit fini. Habituellement, plus le niveau d'optimisation est élevé, les conséquences des changements seront plus importantes et difficiles à ajuster plus tard dans le projet.
Les performances font partie des spécifications d'un programme : si le programme est lent, il n'est pas adapté à son objectif.
L'optimisation au niveau de la conception peut impliquer d'utiliser au mieux les ressources disponibles, mais l'efficacité est également essentielle lors du choix des algorithmes et des structures de données. Si une conception est liée à la latence du réseau, vous pouvez choisir de réduire les demandes de données et d'éviter plusieurs allers-retours.
Algorithmes et structures de données
Une sélection efficace d'algorithmes et de structures de données peut affecter de manière significative l'efficacité globale du programme. En programmation notamment, les structures de données sont souvent plus difficiles à modifier que les fonctions membres. Par conséquent, lors du choix d'un algorithme spécifique, il convient de veiller à ce que sa complexité temporelle se situe dans une plage raisonnable, telle que O(1) constant ou O(log n) logarithmique. Un petit changement, tel que l'utilisation de techniques d'optimisation « rapide », entraîne souvent des améliorations significatives des performances.
Optimisation au niveau du code source
Au niveau spécifique du code source, certains choix peuvent également entraîner des différences de performances significatives. Par exemple, dans les premiers compilateurs C, while(1) fonctionnait légèrement plus lentement que for(;;) lors de la saisie d'un saut conditionnel, car le premier devait évaluer la condition. Mais les capacités actuelles d'optimisation des événements du compilateur se sont beaucoup améliorées.
Optimisation au niveau de la compilation
Les programmes générés automatiquement à l'aide d'un compilateur d'optimisation peuvent souvent garantir un certain degré d'optimisation. Les choix actuels de niveau de charge du compilateur peuvent également apporter des améliorations de performances à vos programmes. Cependant, en plus des efforts ci-dessus, à mesure que le seuil technique est devenu plus élevé, les compilateurs modernes ont évolué pour être capables de gérer des codes relativement complexes et d'effectuer des optimisations.
Optimisation de l'exécution
Au moment de l'exécution, certains compilateurs génèrent du code machine personnalisé basé sur les données actuelles, ce qui démontre les avantages de la technologie de compilation juste à temps. Ces technologies sont capables de s'ajuster en fonction des entrées du monde réel, permettant un mélange de flexibilité et d'optimisation dynamique. En conséquence, les performances s'amélioreront en fonction de l'environnement d'exécution.
Quand optimiser
Bien que l'optimisation puisse améliorer l'efficacité de l'exécution du code, elle augmente parfois également la difficulté de la maintenance. L'optimisation est donc généralement effectuée à la fin de la phase de développement. Comme l'a dit Donald Knuth : "Nous devons oublier les petites efficacités et ne pas trop réfléchir 97 % du temps ; mais dans les 3 % du temps critiques, nous ne devons pas manquer d'opportunités. C'est un avertissement pour les développeurs lors de l'optimisation." processus, doit équilibrer la structure et les performances du code.
"L'optimisation avancée est la racine de tous les maux."
Dans ce contexte, les programmeurs d'aujourd'hui, confrontés à l'équilibre entre progrès technologique et efficacité réelle, comment doivent-ils choisir la meilleure voie pour atteindre l'état le plus idéal de leurs codes de programme ?
