c언어 코드 최적화 3장. LOOP 최적화

코드를 짜다보면 반복문은 무조건 사용하게 되어있다.

그런데 이 반복문 연산속도가 빠른놈이 아니다.

 

 

1. 반복문은 연산속도가 느리다.

 

반복을 하게되면 연산속도가 늦다는 것인데,

예를 들면 

1부터 n까지의 정수들으 더하는 코드를 작성하면 아래와 같을 것이다.

for(int i = 1; i<=n; i++)
{
	sum += i;
}

정말 간단하고 명료하다.

 

하지만 우리는 중학교 수학시간에 이러한 경우 공식이 있다는 것을 배웠다.

가우스 덧셈공식이라고 불러야하나?

 

아무튼 공식에 의하면 코드는 아래와 같이 사용할 수 있겠다.

 

sum = (n+1)*n/2 ;

이것도 엄청 간단 명료하다.

 

나눗셈을 사용하지 말라고 했었으면서, 공식에 나눗셈이 들어간 아이러니한 상황...ㅎㅎ

컴파일러가 똑똑해져서 2의 멱수 로 나눈 경우 쉬프트연산으로 하지 않을까 싶다.

 

위의 두 경우 어느 방법이 더 연산속도가 빠를지 알아보자.

 

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

void main()
{
	clock_t start, end;
	float res;
	start = clock();
	int sum = 0;

	for (int i = 0; i < 100000000; i++)
	{
		sum += i;
	}
	printf("더한 값 : %d \n", sum);

	end = clock();
	res = (float)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;

	printf("\n소요시간 : %.3f \n", res);
	return;
}

반복문을 이용한 결과는 

평균적으로 0.239 초 정도 소요되었다.

꽤 오래걸렸다...

 

 

 

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>



void main()
{
	clock_t start, end;
	float res;
	start = clock();
	int sum = 0;

	int n = 100000000;

	sum = (n+1)*n/2;
	printf("더한 값 : %d \n", sum);

	end = clock();
	res = (float)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;

	printf("\n소요시간 : %.3f \n", res);
	return;
}

공식을 이용한 경과는

놀랍게도

연산처리에 시간이 거의 소모되지 않았다.

그냥 즉답이 나왔다.

 

 

이처럼 반복문은 사용하지 않을 수 있다면

사용하지 않는것이 좋다.

 

물론 필요하다면 사용해야 하지만,

1ms 의 연산속도를 다퉈야한다면 반복문을 줄이는 과정은 필수적이어야 할 것이다.

 

 

 

 

 

 

2. 반복문 한번 돌 때 많은 연산을 하자.

 

반복문이 속도가 느린 이유는, 한번 돌고 다시 처음으로 돌아가서 시작하는 것 때문이다.

그러니깐 반복문을 사용할 때에는 반복 횟수를 줄이는 것이 좋다는 것이다.

 

이 역시 실제로 테스트를 해봐야 체감이 될 것이다.

 

앞에서 다뤘던 N까지 수를 더하는 반복문에서

반복을 할 때 연산을 여러번 해보도록 하고,

시간이 얼마나 단축되는지 확인해보자.

 

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>



void main()
{
	clock_t start, end;
	float res;
	start = clock();
	int sum = 0;

	int n = 100000000;
	for (int i = 1; i <= 100000000; i+=2)
	{
		sum += (i+i+1);
	}
	printf("더한 값 : %d \n", sum);

	end = clock();
	res = (float)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;

	printf("\n소요시간 : %.3f \n", res);
	return;
}

위에서 다뤘던 코드에서

반복되는 횟수를  1억번에서 5천만번으로 줄였다.

증감을 i +=2 로 바꾸었고, sum+= i+ (i+1) 로 바꾸었다.

 

결과는 이론상으로 따지면 1억번 반복했을때 시간인 0.239의 절반인

0.120 정도가 나와야 한다.

 

정말 놀랍게도 결과가 이론대로 나왔다.

소요시간이 0.120 이 나왔다.

 

 

 

 

 

그러면 반복문이 한번 돌 때 4번 연산을 하면 4배 빨라지는 것일까?

 

이것 역시 직접 실험해 보도록 하자.

 

4배 빨라지는 것이라면 이론상으로 0.239의 4분의 1인 0.060 초가 걸려야 한다.

 

 

정말 흥미롭게도 거의 이론상 수치대로 연산시간이 걸린 것을 볼 수 있다.

같은 결과를 도출해내는데, 연산시간이 이렇게 달라질 수 있을까 싶다.

그냥 별 생각없이 코딩한 반복문은 0.239 초가 걸렸는데,

간단한 최적화 방법을 적용하였더니 시간이 0.063 초로 줄어들었다.

 

 

 

 

물론... 반복문을 사용하지 않고 사칙연산으로 할 수 있는 방법이 있다면 

그 방법이 제일 좋은 방법이다...

 

결론은 

1. 반복문은 느리다.

2. 반복문 사용 시에는 한번에 많은 연산을 한꺼번에 돌려야 좋다.

 

 

 

 

 

 

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1.  c언어 코드 최적화 1장. 나눗셈을 사용하지 말자.

c언어 코드 최적화 1장. 나눗셈을 사용하지 말자.

 

2. C언어 코드 최적화 2장. 비트연산을 사용하자.

C언어 코드 최적화 2장. 비트연산을 사용하자.