家好,我是程序喵。
最近看了一本书《提高C++性能的编程威廉希尔官方网站 》,这本书内容比较老,有些内容不太适合现在的编译器,但里面很多内容还是值得我们学习的。
我这里整理出了自认为有用的条目分享给大家,希望对大家有所帮助,想了解具体内容的的朋友可以直接去看书哈。
我将这些内容分为了三大类别:
- 对象的创建与销毁:主要介绍对象构造与销毁的代价和临时对象那些事。
- 函数调用:主要介绍内联和虚函数及模板相关的知识点。
- 设计:如何设计并编写出更高效的代码。
下面是正文,越下面的内容越有用:
- 对象的创建与销毁:
- C++中对象的定义会隐式的执行构造函数和析构函数,这是有开销的,对象的生命周期不是无偿的,至少对象的创建和销毁会消耗CPU周期。所以若非必要,不要随便定义对象,要等到需要使用对象的地方再创建它。
- 对象的创建或销毁会触发对父对象和成员对象的递归创建或销毁,要当心复杂层次中对象的复合使用。它们使得创建和销毁的开销更加高昂。
- 对象的拷贝是有开销的,很多时候可以减少拷贝,考虑按引用或者指针传递和返回对象。
- RVO可以省去创建和销毁局部对象的步骤,从而改善性能。
- 临时对象会以构造函数和析构函数的形式降低一半的性能。在可能是“+、-、*”或者“/”的地方,可以考虑使用=运算符消除临时对象。
- 编译器必须初始化被包含的成员对象之后再执行构造函数体。必须在初始化阶段完成成员对象的创建。这可以降低随后在构造函数部分调用赋值操作符的开销。在某些情况下,这样也可以避免临时对象的产生。
- 将构造函数声明为explicit,可以避免隐式转换,一般这块都会被列为项目的编码规范,不符合这个规范是过不了code review的。
- 函数调用:
- 绝大多数的性能优化是靠内联做到的。
- 内联就是用方法的代码来替换对方法的调用。(和宏是不是挺像)
- 内联通过消除调用开销来提升性能,并且允许进行调用间优化。
- 内联也有缺点,尤其是滥用的情况下。内联可能会使代码量变大,而代码量增多后会较原先出现更多的缓存失败和页面错误。
- 为什么说虚函数慢?虚函数的代价在于无法内联函数调用,因为这些调用是在运行时动态绑定的。唯一潜在的效率问题是从内联获得的速度(如果可以内联的话)。
- 模板比继承提供更好的性能。它把对类型的解析提前到编译期间,也可以认为这是没有成本的。
- 设计:
- 软件性能和灵活性之间存在一种基本的平衡,太灵活的设计一般性能都不太好,你的设计只需在当前范围之内足够灵活就可以了。在完成同样的简单工作时,char*有时可以比string对象更有效率。
- 引用计数想必大家都知道,有些场景中没必要使用引用计数,使用的简单的非计数对象即可,但是有些情况下,引用计数是个非常有用且有效的设计,尤其是在下述场景中:
- 目标对象是很大的资源消费者。
- 资源分配和释放的代价很高。
- 高度共享,好多对象共享同一资源
- 最快的代码是从不执行的代码,可做以下思考:
- 你打算使用该计算结果吗?不打算使用就别浪费资源啦
- 你现在需要该结果吗?请在真正需要的时候再进行计算。在一些执行流程中有些结果永远不会被使用,因此不必过早地计算
- 你是否已经知道结果?那可以考虑结果重复使用,而不是每次都做计算
- 有的时候可能无法绕开该计算,此时就必须完成它,那如何加快计算速度?可做
以下思考: - 有些计算只有在特定的if-else分支下才需要,所以没必要过早计算,因为有可能它的计算结果不会被用到。
- 定期清理不需要的代码:大型软件往往会变得错综复杂,杂乱不堪。混乱软件的一大特点就是执行失效代码(那些曾经用来实现某个目标,但现在已经不需要的代码)。定期清理失效和僵死代码可以增强软件性能,同时对于软件也是一种维护。
- 考虑利用多处理器:
- 将任务做分解:将大的任务分为小任务,使线程并发地执行这些小任务。
- 缩小临界区:临界区应该只包含关键代码,不直接操作共享资源的代码不要放在临界区内。
- 减小锁粒度:不要用同样的锁来保护所有资源,除非这些资源是同时更新的。
- 读写锁:读多写少可以考虑使用读写锁。
- 伪共享:不要在类定义里把两个使用频度都很高的锁放太靠近,它们共享同一个缓存行可能触发缓存一致性风暴。
- 惊群现象:仔细分析您的锁调用的特征。当锁被释放时,是所有的等待线程都被唤醒还是只唤醒一个线程?唤醒所有线程会威胁到应用的可扩展性。
- 要使用的存储器离处理器越远,访问所需的时间就越长。离处理器最近的是寄存器,虽然容量很少,但是速度很快。对寄存器的优化对程序的性能提升而言是极为有益的。
- 上下文切换的开销巨大,请尽量避免上下文切换。
打完收工。
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