本文转载自微信公众号《程序喵大师》，作者程序喵大师。转载本文请联系程序大师喵公众号。大家好，我是程序喵。不知不觉又是周一了，你还在床上吗？看到这条推文，如果你已经up了，请在评论区扣1，让程序喵喵看看有多少人和我一样用心！最近在C++技术交流群里找了很多高手。欢迎大家加入喵哥微信，进群讨论电脑知识！我将在不久的将来发布一系列C++优化文章。可能是过年的缘故，我发现最近阅读量明显下降了，所以硬核系列文章会在明年更新。本文将一一介绍给大家的胃口。我们平时写工程程序的时候，除了功能可用性之外，性能也是最重要的考虑因素。编写具有可用功能的代码很容易，但我们往往很难不去实现某个功能。难点始终是在满足性能要求的同时保证功能可用。一般公司对程序的大小和运行速度都有严格的要求。有时，因为几个字节的代码段大小或几十毫秒的运行时间，导致整个项目无法达到验收标准，导致无法成功上线。说了这么多只是为了强调性能优化的重要性。如何做好优化，才能体现一个C++程序员的真实水平。关于性能优化，我们需要了解三个概念：1.性能指标一定要衡量，而不是猜测：我做过一段时间的SDK开发，每次发布一个SDK，都必须包含SDK的使用文档和性能指标。测试报告，性能测试报告包含非常详细的指标测试数据。当然，这个数据是自己猜不出来的，必须要进行测试。2.帕累托定律帕累托定律，又称28定律，80%的执行时间花在了大约20%的代码上，80%的内存被大约20%的代码使用，80%的维护成本花费在20%的代码上。以上代码的百分比。我们在做程序优化的时候也是如此。大多数情况下，也许我们只需要找到那20%的代码，深度优化一下，就可以基本满足性能要求了。3.阿姆达尔定律SPRING阿姆达尔定律：有一个公式，其中：St表示优化后整体性能提升的比例，P表示优化部分的运行时间占总运行时间的比例，Sp表示优化部分比例的性能改进。例如：1、程序运行100s，其中90s调用函数func，func优化后性能提升30%，即P=90/100=0.9，Sp=1+30%=1.3，则程序整体效率为St=1/((1-0.9)+0.9/1.3)=1.26214，程序整体性能提升26%。2、程序运行100s，其中10s调用函数func，优化后func性能提升80%，即P=10/100=0.1，Sp=1+80%=1.8，则程序整体效率为St=1/((1-0.1)+0.1/1.8)=1.04651，程序整体性能提升了4%。这个定律实际上间接验证了帕累托定律的正确性，让我们优化那些关键部分。说完性能优化的原理，再说说我的优化系列方案。目前的优化计划大致分为以下几个主题：1.度量分析主题：比如用什么函数来度量一个函数的耗时，用什么代码分析工具来动态和静态分析代码。例如：2.Codingstandard题目：分析C++中各种操作的效率，包括不同类型变量的存储效率，智能指针、循环、函数参数、虚函数、数组等的使用效率，以及如何更好地使用它们进行代码优化。例如每个操作占用的时钟周期：3.编译优化专题：各种编译器性能分析，了解常见的编译优化选项，分析编译器如何优化代码，做了哪些优化，编译器优化了哪些障碍（whatitit做不到），如何充分利用编译器的优化选项。例如介绍优化编译器的优化级别：O0（默认选项）：不优化，方便函数调试Og：方便调试的优化选项（比O1更保守）O1：保守优化选项，40多个优化选项Os:产生更小代码大小的优化选项（比O2更保守）O2:常用的release优化选项，在O1的基础上，额外开放了40多个优化选项，包括自动内联等规则O3：更激进的优化选项（对错误编码的最低容忍度），在O2的基础上，开放了十多个优化选项。Ofast：开启可能不符合IEEE浮点数等标准的性能优化选项。图：4.内存优化专题：内存使用往往是影响程序性能的关键因素。本主题将介绍如何有效使用缓存，如何操作缓存，优化内存访问速度，如何使用更少的内存，以及如何防止内存抖动，内存对齐等。5.多线程优化主题：如何使全CPU的使用，如何同步线程，如何使用锁，使用什么锁，理解和调试上下文切换，如何让关键线程运行更高效等。6.乱序执行话题：理解CPU的乱序执行策略，以及如何利用这一特性编写高效的代码。7.向量计算专题：了解CPU的向量计算及各种指令集、寄存器、内置函数，提高数据计算效率。8.特殊的优化编码技巧：这里会介绍很多高效的编码技巧，如何降低分支预测率，如何优化低效的除法运算，如何更好地进行数据边界检查，介绍一些高效的数学函数库等等。9、模板元编程编码技巧：如何利用模板编程优化程序运行效率。10.大杂烩：其他实用技巧。介绍就到这里，给大家推荐一个好用的网址链接。第一个是：https://godbolt.org/点击查看高清图片如图，输入C++代码，右半边会显示编译器编译好的代码，通过看在高级语言背后的汇编指令中，我们可以更好地分析代码的性能。该网站更强大的功能是支持市面上几乎所有的编译器，并且有各种版本。如果我们看汇编代码有困难，可以去这个网站：https://cppinsights.io/如图，网站右半边会显示编译器眼中的代码，这对我们分析程序也很有帮助。
