具体描述
編輯推薦
程序性能至關重要。本書就是一本C++性能調優實踐指南，精選工作中頻繁使用和能夠帶來顯著性能提升效果的技術，且包含大量實例介紹，旨在幫助讀者學會如何讓已經餞行瞭設計實踐原則的C++程序在消耗更少資源的情況下運行得更快。在熟悉代碼優化的過程中，讀者也會瞭解卓越代碼的編程之道，形成可以提高優化效果的思維模式。書中所提的多數優化技巧也適用於其他編程語言。
- 使用分析器和軟件計時器定位性能熱點
- 學習通過可重復的實驗測量修改後的代碼的性能
- 優化動態分配內存的變量的使用
- 改善熱點循環和函數的性能
- 提高字符串處理函數的速度
- 認識高效算法和優化模式
- 學習C++容器類的優點和缺點
- 站在優化人員的角度審視查找和排序
- 高效使用C++流輸入輸齣函數
- 高效使用C++的基於綫程的並發特性
內容簡介
本書是一本C++代碼優化指南。作者精選瞭他在近30年編程生涯中zui頻繁使用的技術和能夠帶來zuida性能提升效果的技術，旨在讓讀者在提升C++程序的同時，思考軟件優化之美。書中主要內容有：代碼優化的意義和總原則，與優化有關的計算機硬件背景知識，能行分析方法及工具，優化字符串的使用，算法、查找和排序等等。作者簡介
Kurt Guntheroth 軟件開發工作近40年，C++代碼實用年齡20餘年。具有在Windows、Linux和嵌入式設備上的開發經驗。 Kurt不是一個工作狂，他喜歡陪伴他的妻子和那四個活潑的兒子。Kurt居住在華盛頓州的西雅圖。目錄
前言 xvii
第1章 優化概述 1
1.1 優化是軟件開發的一部分 2
1.2 優化是高效的 3
1.3 優化是沒有問題的 3
1.4 這兒一納秒，那兒一納秒 5
1.5 C++代碼優化策略總結 5
1.5.1 用好的編譯器並用好編譯器 6
1.5.2 使用更好的算法 7
1.5.3 使用更好的庫 8
1.5.4 減少內存分配和復製 9
1.5.5 移除計算 9
1.5.6 使用更好的數據結構 9
1.5.7 提高並發性 10
1.5.8 優化內存管理 10
1.6 小結 10
第2章 影響優化的計算機行為 11
2.1 C++所相信的計算機謊言 12
2.2 計算機的真相 12
2.2.1 內存很慢 13
2.2.2 內存訪問並非以字節為單位 13
2.2.3 某些內存訪問會比其他的更慢 14
2.2.4 內存字分為大端和小端 14
2.2.5 內存容量是有限的 15
2.2.6 指令執行緩慢 16
2.2.7 計算機難以作決定 16
2.2.8 程序執行中的多個流 16
2.2.9 調用操作係統的開銷是昂貴的 18
2.3 C++也會說謊 18
2.3.1 並非所有語句的性能開銷都相同 18
2.3.2 語句並非按順序執行 18
2.4 小結 19
第3章 測量性能 20
3.1 優化思想 21
3.1.1 必須測量性能 21
3.1.2 優化器是王牌獵人 21
3.1.3 90/10規則 22
3.1.4 阿姆達爾定律 23
3.2 進行實驗 24
3.2.1 記實驗筆記 26
3.2.2 測量基準性能並設定目標 26
3.2.3 你隻能改善你能夠測量的 28
3.3 分析程序執行 28
3.4 測量長時間運行的代碼 30
3.4.1 一點關於測量時間的知識 30
3.4.2 用計算機測量時間 35
3.4.3 剋服測量障礙 41
3.4.4 創建stopwatch類 44
3.4.5 使用測試套件測量熱點函數 48
3.5 評估代碼開銷來找齣熱點代碼 48
3.5.1 評估獨立的C++語句的開銷 49
3.5.2 評估循環的開銷 49
3.6 其他找齣熱點代碼的方法 51
3.7 小結 51
第4章 優化字符串的使用：案例研究 53
4.1 為什麼字符串很麻煩 53
4.1.1 字符串是動態分配的 54
4.1.2 字符串就是值 54
4.1.3 字符串會進行大量復製 55
4.2 第一次嘗試優化字符串 56
4.2.1 使用復閤賦值操作避免臨時字符串 57
4.2.2 通過預留存儲空間減少內存的重新分配 57
4.2.3 消除對參數字符串的復製 58
4.2.4 使用迭代器消除指針解引 59
4.2.5 消除對返迴的字符串的復製 59
4.2.6 用字符數組代替字符串 60
4.2.7 第一次優化總結 62
4.3 第二次嘗試優化字符串 62
4.3.1 使用更好的算法 62
4.3.2 使用更好的編譯器 64
4.3.3 使用更好的字符串庫 64
4.3.4 使用更好的內存分配器 67
4.4 消除字符串轉換 69
4.4.1 將C字符串轉換為std::string 69
4.4.2 不同字符集間的轉換 70
4.5 小結 70
第5章 優化算法 71
5.1 算法的時間開銷 72
5.1.1 最優情況、平均情況和最差情況的時間開銷 74
5.1.2 攤銷時間開銷 74
5.1.3 其他開銷 75
5.2 優化查找和排序的工具箱 75
5.3 高效查找算法 75
5.3.1 查找算法的時間開銷 75
5.3.2 當n很小時，所有算法的時間開銷都一樣 76
5.4 高效排序算法 77
5.4.1 排序算法的時間開銷 77
5.4.2 替換在最差情況下性能較差的排序算法 77
5.4.3 利用輸入數據集的已知特性 78
5.5 優化模式 78
5.5.1 預計算 79
5.5.2 延遲計算 80
5.5.3 批量處理 80
5.5.4 緩存 80
5.5.5 特化 81
5.5.6 提高處理量 81
5.5.7 提示 81
5.5.8 優化期待路徑 82
5.5.9 散列法 82
5.5.10 雙重檢查 82
5.6 小結 82
第6章 優化動態分配內存的變量 83
6.1 C++變量迴顧 84
6.1.1 變量的存儲期 84
6.1.2 變量的所有權 86
6.1.3 值對象與實體對象 86
6.2 C++動態變量API迴顧 88
6.2.1 使用智能指針實現動態變量所有權的自動化 90
6.2.2 動態變量有運行時開銷 92
6.3 減少動態變量的使用 92
6.3.1 靜態地創建類實例 92
6.3.2 使用靜態數據結構 93
6.3.3 使用std::make_shared 替代new 錶達式 97
6.3.4 不要無謂地共享所有權 97
6.3.5 使用“主指針”擁有動態變量 98
6.4 減少動態變量的重新分配 99
6.4.1 預分配動態變量以防止重新分配 99
6.4.2 在循環外創建動態變量 99
6.5 移除無謂的復製 100
6.5.1 在類定義中禁止不希望發生的復製 101
6.5.2 移除函數調用上的復製 102
6.5.3 移除函數返迴上的復製 103
6.5.4 免復製庫 105
6.5.5 實現寫時復製慣用法 106
6.5.6 切割數據結構 106
6.6 實現移動語義 107
6.6.1 非標準復製語義：痛苦的實現 107
6.6.2 std::swap()：“窮人”的移動語義 108
6.6.3 共享所有權的實體 109
6.6.4 移動語義的移動部分 109
6.6.5 更新代碼以使用移動語義 110
6.6.6 移動語義的微妙之處 111
6.7 扁平數據結構 113
6.8 小結 113
第7章 優化熱點語句 115
7.1 從循環中移除代碼 116
7.1.1 緩存循環結束條件值 117
7.1.2 使用更高效的循環語句 117
7.1.3 用遞減替代遞增 118
7.1.4 從循環中移除不變性代碼 118
7.1.5 從循環中移除無謂的函數調用 119
7.1.6 從循環中移除隱含的函數調用 121
7.1.7 從循環中移除昂貴的、緩慢改變的調用 123
7.1.8 將循環放入函數以減少調用開銷 123
7.1.9 不要頻繁地進行操作 124
7.1.10 其他優化技巧 126
7.2 從函數中移除代碼 126
7.2.1 函數調用的開銷 126
7.2.2 簡短地聲明內聯函數 129
7.2.3 在使用之前定義函數 129
7.2.4 移除未使用的多態性 130
7.2.5 放棄不使用的接口 130
7.2.6 用模闆在編譯時選擇實現 133
7.2.7 避免使用PIMPL慣用法 134
7.2.8 移除對DDL的調用 135
7.2.9 使用靜態成員函數取代成員函數 136
7.2.10 將虛析構函數移至基類中 136
7.3 優化錶達式 137
7.3.1 簡化錶達式 137
7.3.2 將常量組閤在一起 138
7.3.3 使用更高效的運算符 139
7.3.4 使用整數計算替代浮點型計算 139
7.3.5 雙精度類型可能會比浮點型更快 140
7.3.6 用閉形式替代迭代計算 141
7.4 優化控製流程慣用法 142
7.4.1 用switch替代if-else if-else 142
7.4.2 用虛函數替代switch 或if 143
7.4.3 使用無開銷的異常處理 144
7.5 小結 145
第8章 使用更好的庫 146
8.1 優化標準庫的使用 146
8.1.1 C++標準庫的哲學 147
8.1.2 使用C++標準庫的注意事項 147
8.2 優化現有庫 149
8.2.1 改動越少越好 149
8.2.2 添加函數，不要改動功能 150
8.3 設計優化庫 150
8.3.1 草率編碼後悔多 150
8.3.2 在庫的設計上，簡約是一種美德 151
8.3.3 不要在庫內分配內存 152
8.3.4 若有疑問，以速度為準 152
8.3.5 函數比框架更容易優化 152
8.3.6 扁平繼承層次關係 153
8.3.7 扁平調用鏈 153
8.3.8 扁平分層設計 153
8.3.9 避免動態查找 154
8.3.10 留意“上帝函數” 155
8.4 小結 156
第9章 優化查找和排序 157
9.1 使用std::map和std::string的鍵值對錶 158
9.2 改善查找性能的工具箱 159
9.2.1 進行一次基準測量 160
9.2.2 識彆齣待優化的活動 160
9.2.3 分解待優化的活動 160
9.2.4 修改或替換算法和數據結構 161
9.2.5 在自定義抽象上應用優化過程 162
9.3 優化std::map的查找 163
9.3.1 以固定長度的字符數組作為std::map的鍵 163
9.3.2 以C風格的字符串組作為鍵使用std::map 164
9.3.3 當鍵就是值的時候，使用map的錶親std::set 166
9.4 使用
9.4.1 以序列容器作為被查找的鍵值對錶 168
9.4.2 std::find()：功能如其名，O(n)時間開銷 169
9.4.3 std::binary_search()：不返迴值 169
9.4.4 使用std::equal_range()的二分查找 170
9.4.5 使用std::lower_bound()的二分查找 170
9.4.6 自己編寫二分查找法 171
9.4.7 使用strcmp()自己編寫二分查找法 172
9.5 優化鍵值對散列錶中的查找 173
9.5.1 使用std::unordered_map進行散列 173
9.5.2 對固定長度字符數組的鍵進行散列 174
9.5.3 以空字符結尾的字符串為鍵進行散列 175
9.5.4 用自定義的散列錶進行散列 176
9.6 斯特潘諾夫的抽象懲罰 177
9.7 使用C++標準庫優化排序 178
9.8 小結 179
第10章 優化數據結構 181
10.1 理解標準庫容器 181
10.1.1 序列容器 182
10.1.2 關聯容器 182
10.1.3 測試標準庫容器 183
10.2 std::vector與std::string 187
10.2.1 重新分配的性能影響 188
10.2.2 std::vector中的插入與刪除 188
10.2.3 遍曆std::vector 190
10.2.4 對std::vector排序 191
10.2.5 查找std::vector 191
10.3 std::deque 191
10.3.1 std::deque中的插入和刪除 193
10.3.2 遍曆std::deque 194
10.3.3 對std::deque 的排序 194
10.3.4 查找std::deque 194
10.4 std::list 194
10.4.1 std::list中的插入和刪除 196
10.4.2 遍曆std::list中 197
10.4.3 對std::list排序 197
10.4.4 查找std::list 197
10.5 std::forward_list 198
10.5.1 std::forward_list中的插入和刪除 199
10.5.2 遍曆std::forward_list 199
10.5.3 對std::forward_list排序 199
10.5.4 查找std::forward_list 199
10.6 std::map與std::multimap 199
10.6.1 std::map中的插入和刪除 200
10.6.2 遍曆std::map 202
10.6.3 對std::map排序 202
10.6.4 查找std::map 203
10.7 std::set與std::multiset 203
10.8 std::unordered_map與std::unordered_multimap 204
10.8.1 std::unordered_map中的插入與刪除 206
10.8.2 遍曆std::unordered_map 207
10.8.3 查找std::unordered_map 207
10.9 其他數據結構 208
10.10 小結 209
第11章 優化I/O 210
11.1 讀取文件的秘訣 210
11.1.1 創建一個吝嗇的函數簽名 211
11.1.2 縮短調用鏈 213
11.1.3 減少重新分配 213
11.1.4 更大的吞吐量——使用更大的輸入緩衝區 215
11.1.5 更大的吞吐量——一次讀取一行 216
11.1.6 再次縮短函數調用鏈 217
11.1.7 無用的技巧 218
11.2 寫文件 219
11.3 從std::cin讀取和嚮std::cout中寫入 220
11.4 小結 220
第12章 優化並發 221
12.1 復習並發 222
12.1.1 並發概述 222
12.1.2 交叉執行 226
12.1.3 順序一緻性 226
12.1.4 競爭 227
12.1.5 同步 228
12.1.6 原子性 228
12.2 復習C++並發方式 230
12.2.1 綫程 230
12.2.2 promise和future 231
12.2.3 異步任務 233
12.2.4 互斥量 234
12.2.5 鎖 235
12.2.6 條件變量 236
12.2.7 共享變量上的原子操作 238
12.2.8 展望未來的C++並發特性 240
12.3 優化多綫程C++程序 241
12.3.1 用std::async替代std::thread 242
12.3.2 創建與核心數量一樣多的可執行綫程 243
12.3.3 實現任務隊列和綫程池 244
12.3.4 在單獨的綫程中執行I/O 245
12.3.5 沒有同步的程序 245
12.3.6 移除啓動和停止代碼 247
12.4 讓同步更加高效 248
12.4.1 減小臨界區的範圍 248
12.4.2 限製並發綫程的數量 249
12.4.3 避免驚群 250
12.4.4 避免鎖護送 250
12.4.5 減少競爭 250
12.4.6 不要在單核係統上繁忙等待 251
12.4.7 不要永遠等待 252
12.4.8 自己設計互斥量可能會低效 252
12.4.9 限製生産者輸齣隊列的長度 252
12.5 並發庫 253
12.6 小結 254
第13章 優化內存管理 255
13.1 復習C++ 內存管理器API 255
13.1.1 動態變量的生命周期 256
13.1.2 內存管理函數分配和釋放內存 256
13.1.3 new錶達式構造動態變量 259
13.1.4 delete錶達式處置動態變量 261
13.1.5 顯式析構函數調用銷毀動態變量 262
13.2 高性能內存管理器 263
13.3 提供類專用內存管理器 264
13.3.1 分配固定大小內存的內存管理器 265
13.3.2 內存塊分配區 267
13.3.3 添加一個類專用new()運算符 269
13.3.4 分配固定大小內存塊的內存管理器的性能 270
13.3.5 分配固定大小內存塊的內存管理器的變化形式 270
13.3.6 非綫程安全的內存管理器是高效的 271
13.4 自定義標準庫分配器 271
13.4.1 最小C++11分配器 273
13.4.2 C++98分配器的其他定義 274
13.4.3 一個分配固定大小內存塊的分配器 278
13.4.4 字符串的分配固定大小內存塊的分配器 279
13.5 小結 281
作者介紹 282
封麵介紹 282
用户评价
我一直對 C++ 的性能優化感到好奇，但往往網上的資料過於碎片化，或者講解得過於膚淺。《C++性能優化指南》這本書，則提供瞭一個非常係統且深入的視角。它並沒有僅僅停留在“如何做”的層麵，而是花費瞭大量的篇幅去講解“為什麼”。書中對於 C++ 語言底層機製的剖析，例如函數調用約定、棧幀的生成、寄存器分配等，都進行瞭非常細緻的講解，讓我明白瞭代碼是如何在底層被執行的，以及哪些地方容易成為性能瓶頸。我尤其欣賞它對於數據結構和算法性能的深入分析。它不僅僅列齣各種數據結構的時間復雜度，而是結閤實際的 CPU 架構和內存模型，分析它們在實際運行中的錶現差異。例如，它詳細比較瞭 `std::vector`、`std::list`、`std::deque` 等容器在插入、刪除、訪問操作上的性能特點，並結閤緩存局部性和內存分配成本進行瞭深入解讀，這讓我能夠更明智地選擇最適閤特定場景的數據結構。書中還對一些常見的 C++ 編程陷阱進行瞭詳細的剖析，並提供瞭有效的規避方法。比如，它對遞歸、拷貝構造、賦值運算符等容易引發性能問題的方麵進行瞭深入探討，並給齣瞭優化的建議。這本書的講解風格非常嚴謹，邏輯清晰，充滿瞭啓發性，讓我對 C++ 性能優化的理解達到瞭一個新的高度，感覺自己寫齣的代碼更加精煉高效。
评分這本書的內容，我必須說，完全顛覆瞭我以往對 C++ 性能優化的認知。我之前以為優化無非就是少用循環、少分配內存，或者換個數據結構。然而，《C++性能優化指南》這本書，用一種近乎“考古學”的方式，深入到 C++ 語言設計和計算機底層原理的方方麵麵，來解釋為什麼會有性能問題，以及如何真正解決它們。它不是簡單地羅列技巧，而是構建瞭一個完整的知識體係。比如，它會從 CPU 緩存、指令流水綫、內存訪問模式這些微觀層麵講起，告訴你為什麼局部性如此重要，為什麼數據的對齊會影響性能。然後，再將這些底層原理與 C++ 的語言特性相結閤，比如虛函數、模闆、RAII 等，解釋它們在不同場景下的性能影響。讀這本書需要投入一定的精力，因為它涉及的知識點非常密集，但一旦你理解瞭其中的邏輯，你會發現之前很多睏惑的地方豁然開朗。它教會瞭我如何從宏觀到微觀地審視我的代碼，如何通過改變數據結構、算法，甚至代碼組織方式來達到最佳性能。書中大量的圖錶和代碼示例，都經過精心設計，清晰地展示瞭性能差異，讓我能夠直觀地感受到優化帶來的效果。我尤其喜歡它在並發和並行優化部分的內容，那些關於綫程同步、數據競爭、內存模型講解得非常透徹，讓我對多核時代的 C++ 編程有瞭更深刻的理解。
评分這本書的內容，絕對是 C++ 開發者進階的必讀書籍之一。我過去一直認為，性能優化就是一些零散的技巧，比如多用 `const`、避免不必要的拷貝等等。但《C++性能優化指南》這本書，讓我意識到性能優化是一個係統工程，需要從語言的底層原理、編譯器的行為，乃至硬件的架構等多個層麵去理解。它詳盡地闡述瞭 C++ 語言的各種特性，如模闆元編程、RAII、異常處理等，在不同場景下對性能的影響，並給齣瞭如何進行閤理權衡和優化的方法。讓我印象深刻的是，書中關於算法優化的部分。它不僅講解瞭常見的排序、查找算法，還深入分析瞭它們在 C++ 標準庫中的具體實現，以及如何根據數據規模和訪問模式選擇最優的算法。更重要的是，它教會我如何利用編譯器的內建函數和 intrinsics，直接訪問底層硬件指令，從而實現極緻的性能提升。這本書的案例分析非常詳實，涉及瞭從字符串處理、數學計算到並發編程的各種常見場景，並且提供瞭詳細的性能測試數據和分析報告，讓我能夠清晰地看到優化前後的性能差距。讀完這本書，我感覺自己不再是那個“摸著石頭過河”的程序員，而是能夠更有條理、更自信地去解決 C++ 程序的性能瓶頸，寫齣真正高效、健壯的代碼。
评分老實說，這本書的厚度一開始讓我有些猶豫，但當真正翻開後，我便被其嚴謹的邏輯和豐富的實踐案例深深吸引。對於我這樣一個常年與 C++ 打交道的開發者來說，性能優化一直是項目成功的關鍵因素之一。《C++性能優化指南》這本書，並沒有簡單地給齣幾個“秘籍”，而是從 C++ 語言的本質齣發，層層剝繭，讓我對性能的理解上升到瞭一個全新的維度。書中對於編譯器優化原理的講解，簡直是前所未有的清晰。它詳細闡述瞭常量摺疊、死代碼消除、循環不變外提等常見的優化手段，並展示瞭如何在代碼中閤理地運用它們，或者避免無意中阻礙瞭編譯器的優化。內存管理的部分，更是讓我受益匪淺。書中關於內存分配、對齊、緩存局部性等方麵的分析，讓我明白瞭很多我們常常忽視的細節，對實際的性能影響有多麼巨大。比如，它深入剖析瞭不同內存分配器（allocator）的差異，以及如何根據應用場景選擇最優的分配策略。此外，書中對 C++ 標準庫（STL）的性能分析也十分到位，它不僅講解瞭每個容器的內部實現和時間復雜度，還給齣瞭在不同使用場景下，不同容器的性能錶現對比，這為我選擇閤適的數據結構提供瞭非常有價值的參考。讀完這本書，我感覺自己不再是靠“感覺”來優化代碼，而是有瞭一套係統性的方法論，能夠更精準、有效地提升 C++ 程序的性能。
评分這本書簡直是打開瞭我對C++編程世界的新認知！我一直覺得C++強大，但也常常為它那隱藏在代碼深處的“性能黑洞”而感到睏擾。以前，我總是憑經驗或者網上搜集的一些零散技巧來優化代碼，效果嘛，隻能說聊勝於無。直到我遇到瞭《C++性能優化指南》，這本書就像一位經驗豐富的嚮導，一步一步地帶領我深入理解 C++ 究竟是如何工作的，以及哪些地方容易成為性能瓶頸。它並沒有停留在“怎麼做”的層麵，而是花瞭大量篇幅去講解“為什麼”。比如，它會非常細緻地剖析編譯器的優化過程，解釋內聯、函數優化、循環展開等具體操作是如何影響最終可執行文件的。閱讀過程中，我常常會驚嘆於某些看似微不足道的代碼改動，在編譯器優化下竟然能帶來指數級的性能提升。書中舉例的場景非常貼近實際開發，無論是內存管理、STL容器的選擇，還是並發編程中的鎖機製，它都給齣瞭詳實的數據對比和分析，讓我能夠清晰地看到不同策略的優劣。最讓我印象深刻的是，它提倡一種“測量驅動優化”的思維方式，而不是盲目地猜測和臆測。它教會我如何有效地使用性能分析工具，如何解讀分析結果，從而將有限的精力投入到真正能帶來顯著提升的地方。這本書的內容深度和廣度都遠超我的預期，讀完後，我感覺自己對 C++ 的掌握進入瞭一個全新的層次，寫齣的代碼也更加自信、高效。
评分还可以 不错 还行 好用
评分还可以 不错 还行 好用
评分很好，非常感谢！！！！！！
评分书挺好的，平时编程一些没注意的细节里面都有介绍，很好的优化指南，对C++开发者来说还是有帮助的
评分C++性能调优实践指南，精选工作中频繁使用和能够带来显著性能提升效果的技术
评分讲性能挺好的一本书，追求c++性能可以参考
评分老外写的书，值得一看，正学习
评分看了一部分,应该不错哦
评分很好的书籍，对学习大有益处，值得阅读！
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