C++如何进行性能优化？
一、C++如何进行性能优化？
1.1 回答重点
一般性能优化都是具体问题具体分析，但也可以总结出一些相对通用的小技巧。
1.1.1 算法和数据结构的选择
选择适合的算法和数据结构，比如，在频繁查找的场景中使用哈希表而不是链表，可以显著提升性能。
1.1.2 减少不必要的对象创建和销毁
没有必要的临时对象，能避免就避免。对象的创建和销毁会触发构造函数和析构函数的调用，这些操作在频繁执行时会带来不小的开销。
1.1.3 内存管理
了解和使用C++的内存分配与释放机制，可以帮助避免内存泄漏和碎片化。尽量使用智能指针（如std::shared_ptr、std:unique_ptr)来管理内存，避免手动new和delete操作。
1.1.4 内联函数
对于短小且频繁调用的函数，可以使用inline关键字，将函数定义为内联函数，减少函数调用的开销。
1.1.5 避免不必要的拷贝
充分利用C++11提供的移动语义(movesemantics），减少对象拷贝所带来的开销。使用std:move来进行对象移动，而不是复制。
1.1.6 多线程和并行计算
对于计算密集型任务，可以考虑使用多线程和并行计算，利用多核CPU提升性能。C++11引入的标准库std::thread、std::future等使用起来都很方便。
1.1.7 代码缓存友好性
尽量让数据按访问顺序在内存中排列，减少缓存未命中率cache miss，特别是在处理大量数据时，排序后的数组会比链表性能更好。
1.1.8 预编译与链接优化
利用编译器的优化选项（如GCC的-O3选项）以及链接器的优化（如链接时消除未用函数）来提升代码性能。
1.1.9 预分配内存
比如标准化容器中的reserve，需要频繁创建内存的地方可以考虑预分配一块内存出来，避免频繁的创建内存。
1.1.10 尽可能多的使用缓存
将某些数据保存下来供下次使用，避免再次获取或重新计算它们。
1.2 扩展知识
1.2.1算法和数据结构的选择
- ·如果你有频繁插入和删除操作，std:list（链表）可能更适合：如果需要快速索引，那么std:vector（动态数组）是很好的选择。
- ·对于大规模数据的排序，选择合适的排序算法，如快速排序、归并排序等，能显著提升性能。
1.2.2 对象创建和销毁
·避免在循环里反复创建和销毁对象。可以考虑对象池来重复利用对象。
1.2.3 内存管理
·使用RAII机制，在对象的构造时获取资源，在析构时释放资源。合理使用智能指针。
1.2.4 内联函数
一般来说，内联函数适用于小函数。过度使用内联会导致代码增大，加载时间增多。要平衡使用。
1.2.5 移动语义
C++11中，引入了移动构造函数和移动赋值运算符。这些特性可以让数据在容器间移动而不是拷贝，大大提高效率。
1.2.6 多线程和并行计算
·使用C++标准库提供的std:thread来创建线程，可以使用std:async、std:future来处理异步任务。为避免数据争用，可以使用std:mutex、std:lock_guard等进行同步控制。
1.2.7 代码缓存友好性
·数据的局部性（Temporal andSpatial Locality），即在较短时间内访问的内存地址尽可能是相邻的，可以优化缓存利用率。例如可以将常用数据和频繁调用的代码放在一起。
1.2.8 预编译与链接优化
- ·使用GCC或Clang时，可以通过添加编译标志-o2或03来启用高级别的优化。
- ·链接优化可使用 -flto (Link Time Optimization)标志，这样编译器可以在链接时进行跨模块优化。
1.2.9 预分配内存
比如标准化容器中的reserve，需要频繁创建内存的地方可以考虑预分配一块内存出来，避免频繁的创建内存。也要尽可能的重用内存，特别是一个线程内的内存，能重用的内存尽量重复使用，这样也可以避免频繁创建内存。
1.2.10 尽可能多的使用缓存
如果任务或计算特别慢，应该保证不执行那些没有必要的任务或者重复计算。
网络通信：如果频繁发起相同的网络请求，可考虑将第一次的网络请求结果保存在内存中，或文件中？
- ·磁盘访问：如果频繁访问一个文件，可考虑将这个文件的内 容保存在内存中。
- ·数学计算：某些很耗时很复杂的运算，可考虑只执行这种计 算一次，然后共享结果。
- ·对象分配：如果需要大量频繁创建和销毁短期对象，可考虑 使用对象池。
- ·线程创建：如果需要大量频繁创建和销毁线程，可考虑使用 线程池。
1.2.11 其他：
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·选择合适的数据结构：选择合适的STL，想清楚什么时候用栈，什么时候用队列，什么时候用数组，什么时候用链表。
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·某些if-else可改为switch，效率可能更高（知道为什么吗，不知道的可以留言，人多的话考虑输出一篇文章）。
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·优先考虑栈内存，而不是堆内存（免得频繁的申请释放内存）。 ·如何函数不需要返回值，就不要设置返回值。
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·使用位操作，移位代替乘法除法操作。 ·构造函数时使用初始化方式，而不是赋值。
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·明确使用模板带来的益处：如果使用模板并没有给你的开发带来任何益处，是不是可以考虑不使用它，因为调试起来真的麻烦。
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·函数参数的个数不要太多。 ·擅用emplace，有些情况下会省去一次构造的开销。