[CS] - 코드 최적화(Code Optimization)

코드 최적화(Code Optimization)

• 컴파일러가 코드를 기계어로 변환할 때, 성능을 향상시키기 위해 실행 속도를 높이고 리소스 사용을 최소화하는 과정
• 단순히 코드 변환이 아닌, 최적화를 수행하여 실행 성능을 향상
• 가독성과 유지보수성을 고려하면서도 효율적인 자원 사용을 목표

코드 최적화의 주요 목표

• 명령어 수 최소화(Minimize number of instructions)
  • 중복된 연산 제거 및 불필요한 연산 감소
  • 곱셈, 나눗셈 등의 느린 연산 최소화
• 메모리 대기 시간 단축(Avoid waiting for memory)
  • 레지스터에 데이터를 유지하여 CPU 접근 속도 증가
  • 캐시 친화적인 메모리 접근 방식 적용
• 분기(branch) 최소화(Avoid branching)
  • 불필요한 조건문과 분기문 제거
  • 분기 예측 최적화를 돕는 코드 작성

특징

1. 불필요한 계산 제거
   • 중복된 연산을 피하고, 연산 횟수를 최소화
   • 변수 값을 여러 번 계산하는 대신, 한 번 계산 후 저장하여 재사용
2. 루프 최적화
   • 루프 내부 연산을 최소화하여 반복문 성능 향상
   • 가능하면 루프 회전 수를 줄이는 방식 고려
3. 적절한 자료 구조 및 알고리즘 선택
   • 효율적인 자료구조(배열, 해시 테이블, 트리 등) 사용하여 데이터 처리 속도 향상
   • 시간복잡도와 공간복잡도를 고려한 최적의 알고리즘 선택
4. 코드 중복 제거
   • 중복된 코드 최소화하여 유지보수성 증가
   • 공통된 로직은 함수화하여 재사용
5. 메모리 관리 최적화
   • 메모리 누수(Leak) 방지 및 불필요한 객체 생성 최소화
   • 불필요한 데이터 복사 제거 및 참조방식 활용
6. I/O 연산 최소화
   • 디스크 접근 및 네트워크 요청을 최소화하여 성능 향상
   • 버퍼링 및 비동기 처리 적용

코드 최적화 기법 예시

1. 변수 값 저장 및 함수 호출 최적화
   • 변수를 여러 개 사용하는 대신, 연속된 저장 방식을 활용하여 성능 최적화
   • 함수 호출을 최소화하여 오버헤드 감소
2. 비슷한 변수는 객체(Object)로 저장
   • 관련된 변수를 하나의 객체로 묶어 관리하면 메모리 접근 효율 증가
3. 반복적으로 사용되는 명령어는 함수로 관리
   • 동일한 코드가 여러 번 사용될 경우, 함수로 만들어 코드 중복 제거
4. 비효율적인 메모리 사용 방지
   • 전역 변수(Global Variable) 사용을 피하고, 필요한 범위 내에서 변수 선언
   • 필요 없는 데이터는 즉시 제거하여 Garbage Collection 최적화

코드 최적화 중요성

1. 실행 속도 향상
   • 코드 최적화를 통해 CPU 및 메모리 자원을 효율적으로 사용하여 실행 속도를 향상
2. 리소스 사용 감소
   • 불필요한 연산과 메모리 사용을 줄여 성능을 개선
   • 네트워크 트래픽 감소 및 서버 부하 최적화 가능
3. 사용자 경험 개선
   • 빠른 응답 속도로 UI/UX 향상
   • 모바일 및 웹 애플리케이션에서 전력 소비 절감 및 배터리 최적화 가능
4. 유지보수 용이성 증가
   • 가독성이 높은 최적화된 코드는 개발자 간 협업을 용이
   • 유지보수 비용 절감 효과
5. 프로젝트 성공에 기여
   • 빠르고 안정적인 코드는 기업의 비즈니스 성과와 직결됨
   • 대규모 시스템에서는 코드 최적화가 필수 요소