浅谈算法竞赛中C++的常数优化

本人第一篇博客，就决定从这个话题写起了。

在正文开始之前，请注意：受限于作者的水平，本文只适用于初级的(NOIP-)算法竞赛。

以及，这里给出几个前提：

• 算法竞赛要考察算法！（👋😭👋）
• NOI大纲2025中明确注明要减少对算法常数的考察。
• 本文只面向算法竞赛的赛时代码。
• 在赛场上，你的时间是有限的。
• 在NOI系列赛事中，-O2 与 -std=c++14 已全面开启。
• 算法竞赛中，一切为了分数。

好了，下面是正文。

一些建议写的优化

大量定模数取模运算时的优化

如：题目要求你把结果对某个模数（如1e9+7）取模时。

这时，我建议你把模数设定为一个常量，即const int mod = 1e9+7，而不是直接把它设置成一个变量。

其中具体的门道我也说不太清，总之，模数写成常量形式后会更方便编译器去优化。

不需要动脑子就可以实现的输入输出优化

在开始编写你的代码前，建议把这几行代码写上去：
#define endl '\n'
ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(nullptr);
然后，在后面的输入输出中，使用C++风格的输入输出（cin, cout）。

实际上，这些工作减少的代码常数已经足够让你在NOIP及以下的题目中不被卡常数了，下面是解释：

#define endl '\n'的作用是：将代码中所有的 endl 替换成 '\n'。
究其原因，是endl的常数实在是太大了。这点或许读者有所耳闻，但不知道具体大到什么程度，这里给出我在本地测试的数据。

在AMD Ryzen 7 8845HS w，-O2与-std=c++14环境下输出1e6个1后换行：

\	endl	'\n'	printf下的'\n'
synced	1884ms	79ms	86ms
unsynced	1835ms	65ms(本文推荐写法)	79ms(不生效)

'\n'的好处已经不言而喻了，但或许这时会有人说：“你这里synced和unsynced的优化也不明显呀，我为什么要费劲写这一行呢？”

那是因为，关闭同步流（即ios::sync_with_stdio(false); cin.tie(nullptr);）的优化主要体现在输入上，下面给出测试数据：

在AMD Ryzen 7 8845HS w，-O2与-std=c++14环境下读入1e6个1：

\	cin	scanf
synced	240ms	200ms
unsynced	84ms(本文推荐写法)	204ms(不生效)

这下，优势就显现出来了。

一些不建议写的优化

快读与快写

当然，这个时候或许有人要说：“那我写快读快写呢？”

这里，就不得不强调上面的那几个前提了。

先不说你能否在赛场上写出正确的快读快写，就算能写出来，10ms左右的优化是几乎不可能给你带来更多的分数的。

当然，我不否认在平常训练时学习快读快写会加深你对C++的理解，但本文面向的是赛时代码，所以我本人仍强烈建议：

抛弃快读快写，拥抱解除同步流的C++风格io。

火车头（#pragma ......）

NOI系列赛事不让用。

inline与register

开 -O2 后会被忽略。

简单的代数式优化

（如：将(i+3)*3写成i*3+9，将i/2写成i>>1等）
开 -O2 后编译器会帮你。

总结

在使用了上面这些优化方法后带来的效果已经足够你应付NOIP及以下的算法竞赛了，但如果你进入到了省选甚至NOI的赛场，请学习更深奥的常数优化方法，这里我推荐洛谷 深入浅出程序设计竞赛 提高篇中常数优化章节，里面涉及了很多进阶的常数优化算法，本文的灵感也来源于此书。