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超越最佳化：什麼是程式超最佳化，如何讓你的代碼達到極致？
在資訊科技的領域中，「程式最佳化」不僅僅是一個術語，它是一個藝術，涉及到優化軟體系統的各個方面，使其在效率、資源利用率及相對性能上達到最理想的狀態。程式最佳化的目的是讓一個程序在運行速度、內存使用等方面表現得更好，甚至在某些情況下，達到更低的功耗。
雖然「最佳化」這個詞與「最優」同有一根詞源，但實際上很少會真正得到一個最優系統。
通常，一個優化後的系統不會在絕對意義上達到最優，而是基於特定的質量度量進行優化。這意味著在不同的應用場景中，所需的優化方式可能會有所不同。例如，若為了提高程式執行速度而增加內存消耗，就並不完全適用於每一種情況。
最佳化的層級
最佳化的過程可以在多個層級進行，從設計層級到更具體的演算法和數據結構選擇，最終到源碼層級。不同層級的優化對成品的影響程度也不同，通常越高層級的優化，其改變的後果會更顯著且難以在項目後期進行調整。
性能是一個程式規範的一部分：如果程式運行緩慢，則無法適應其目的。
設計層級的最佳化可能涉及如何最佳利用可用資源，而在選擇算法和數據結構時，效率同樣至關重要。若某個設計方案是網絡延遲束縛，則可選擇減少數據請求，避免多次往返。
算法與數據結構
高效的演算法和數據結構選擇能顯著影響程式的整體效率。尤其在程式設計中，數據結構通常比成員函數更難更改。因此，在選擇特定的算法時，應著重於保證其時間時間複雜度在一個合理範圍內，例如常數 O(1) 或對數 O(log n)。一個小小的變動，比如使用「快路徑」的優化技術，通常會使性能明顯改善。
源碼層級的優化
在具體的源碼層級，某些選擇也能造成顯著的性能差異。例如，早期的 C 編譯器中，while(1) 的運行效能進入條件跳轉時較 for(;;) 稍慢，因為前者需要評估條件。但是現在的編譯器事件優化能力已經進步許多。
編譯層級的優化
使用優化編譯器自動產生的程序往往能保證一定程度的最佳化。現今的編譯器載入級別的選擇也能為程式帶來性能改善。不過，除了以上努力，隨著技術門檻的變高，現代編譯器已進化至能夠處理相對複雜的代碼且執行優化。
運行時優化
在運行時，一些编译器會生成基於當前數據的自定義機器碼，這表現了即時編譯技術的優勢。此類技術能夠根據實際輸入進行調整，實現靈活性和動態優化的混合。如此一來，性能將根據運行時環境有所提升。
何時進行優化
優化雖能夠提升代碼執行效率，但有時也會增大其維護難度，因此最佳化通常是在開發階段尾聲階段進行。正如唐納德·克努斯所說：「我們應該忘記小的效率，97% 的時間不要過多思考；但在關鍵的3% 時候，我們不應該錯過機會。」這警示著開發者在優化過程中，必須平衡代碼的結構與性能。
「提前最佳化是萬惡之源。」
在這樣的背景下，如今的程式設計者面對技術進步和實際效率之間的平衡，該如何選擇最佳路徑使自己的程式碼達到最理想的狀態呢？
