Mikrooptimierungen

Mikrooptimierungen sind kleine, lokal begrenzte Anpassungen im Quellcode, die darauf abzielen, die Ausführungszeit, den Speicherverbrauch oder den Energieverbrauch in sogenannten Hot Paths zu verringern. Sie konzentrieren sich auf einzelne Operationen oder Funktionsaufrufe, ohne die zugrunde liegende Algorithmik zu verändern. In der Praxis treten sie häufig auf, wenn ein eng beladener Pfad im System leistungskritisch ist, etwa in Bibliotheken oder eingebetteten Systemen.

Die Wirksamkeit von Mikrooptimierungen ist oft begrenzt und die erzielten Einsparungen fallen tendenziell mit zunehmendem Aufwand geringer aus. Deshalb richtet sich der Fokus in der Praxis nach dem Profiling: erst messen, dann optimieren; zuerst das größere Potenzial nutzen, dann mikroskopische Anpassungen vornehmen. Moderne Compileroptimierungen und die Hardware können viele vermeintliche Einsparungen bereits abdecken, wodurch lesbarer Code und Wartbarkeit wichtiger werden.

Typische Techniken umfassen: Inline von Funktionen, Eliminieren unnötiger Verzweigungen, Vermeidung teurer Operatoren wie Division durch Konstanten, Ersetzen durch Multiplikation und BitShift, Vorberechnungen (Lookup-Tabellen), bessere Speicherausrichtung für Cache-Freundlichkeit, Reduzierung häufiger Speicherzugriffe, Loop Unrolling sowie geschickte Nutzung von Registern und lokalen Variablen. Dabei sind Portabilität, Wartbarkeit und Klarheit des Codes zu berücksichtigen; manche Techniken sind von Compilerverhalten und Zielarchitektur abhängig.

Beurteilung erfolgt durch Profiling und Mikrobenchmarks auf der Zielhardware; Messungen sollten reproduzierbar sein. Mikrooptimierungen sollten möglichst erst nach algorithmischer oder architekturbezogener Verbesserung in Erwägung gezogen und gut dokumentiert werden, um langfristige Wartbarkeit sicherzustellen.