现代CPU性能分析与优化-云帆数科

常用方法• 消除冗余工作。理念不要做你不需要的或已经完成的工作。示例利用更多 RAM 来减少 CPU 和 IO 的使用量缓存、记忆化、查找表、压缩预计算已知编译时值将循环不变计算移出循环传引用 C 对象以避免传值引起的过度复制。• 批量处理。理念聚合多个类似的操作并一次性执行从而减少重复操作的开销。示例发送较大的 TCP 数据包而不是许多小的数据包分配大块内存而不是为数百个微小对象分配空间。• 排序。理念重新排序算法中的操作序列。示例更改数据布局以启用顺序内存访问根据 C 多态对象的类型对数组进行排序以更好地预测虚函数调用将热门函数分组并将其放置在二进制文件中更近的位置。• 使用另一种语言重写代码如果程序是用解释性语言python、javascript 等编写的将其性能关键部分重写成开销更少的语言例如 C、Rust、Go 等。• 调整编译器选项检查您是否至少使用了以下三个编译器标志-O3启用与机器无关的优化、-march启用针对特定 CPU 架构的优化、-flto启用过程间优化。改变数据布局一次分配大块代替多次分配小块struct S { int a; int b; int c; // other fields }; S s[N]; // AOS struct S { // SOA int a[N]; int b[N]; int c[N]; // other fields };现代 C STL 的 std::string 实现将前 15-20 个字符保存在堆栈上分配的缓冲区中只有更长的字符串才会在堆上分配内存.优化内存访问数据压缩struct S { unsigned a; unsigned b; unsigned c; }; // S is sizeof(unsigned int) * 3 bytes struct S { unsigned a:4; unsigned b:2; unsigned c:2; }; // S is only 1 bytes1成员大小递减的顺序声明struct S1 { bool b; int i; short s; }; // S1 is sizeof(int) * 3 bytes struct S2 { int i; short s; bool b; }; // S2 is sizeof(int) * 2 bytes对齐alignas(16) int16_t a[N];内存分配解决碎片化http://jemalloc.nethttps://github.com/google/tcmalloc内存池-placement-newmalloc无入侵替换LD_PRELOADlibhugetlbfs.so HUGETLB_MORECOREyes your appcommand line低级优化消除冗余for (int i 0; i N; i) for (int i 0; i N; i) { for (int j 0; j N; j) auto temp c[i]; a[j] b[j] * c[i]; for (int j 0; j N; j) a[j] b[j] * temp; }批处理for (int i 0; i N; i) for (int i 0; i1 N; i2) { a[i] b[i] * c[i]; a[i] b[i] * c[i]; a[i1] b[i1] * c[i1];按cpu核数拆分循环增加缓存重用除变乘乘变加for (int i 0; i N; i) int j 0; a[i] b[i * 10] * c[i]; for (int i 0; i N; i) { a[i] b[j] * c[i]; j 10; }循环取消开关谓词替换分支int a;if (cond) { /* frequently mispredicted */a computeX();} else {a computeY();}如果computeX和computeY为内联函数可优化为int x computeX();int y computeY();int a cond ? x : y;冷热代码https://en.cppreference.com/w/cpp/language/attributes/likely使用 noinline 属性禁用冷函数的内联类似 [[unlikely]]void cold1() __attribute__((noinline)){ /* 大量的冷代码 (1) */ }for (;;) {switch (instruction) {case NOP: handleNOP(); break;[[likely]] case ADD: handleADD(); break; // 热代码高频访问case RET: handleRET(); break;// handle other instructions}}工具https://github.com/parca-dev/parca 随时间的变化持续进行性能分析采样频率低https://github.com/facebookarchive/BOLT 二进制程序块重新排序、函数拆分和重新排序等GitHub - xiaoweiChen/Performance-Analysis-and-Tuning-on-Modern-CPUS-2ed: 《Performance Analysis and Tuning on Modern CPUS - 2ed》的非专业个人翻译Get Intel® VTune™ Profiler创作不易小小的支持一下吧

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