常见 c++++ 函数性能优化问题和对策：不必要的函数调用：内联函数、宏、函数指针чрезмерное копирование：引用、移动语义、对象池参数链式传递：结构、默认参数、可变参数模板分支预测失败：优化分支条件、分支预测提示符缓存未命中：优化数据布局、预取指令、缓存友好数据结构
C++ 函数性能优化的常见问题和对策
问题 1：不必要的函数调用
原因：每次函数调用都会产生开销，包括参数压栈、跳转到函数正文、返回时恢复栈。频繁的函数调用会显著降低性能。
对策：
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- 尽可能内联函数，减少函数调用次数。
- 使用宏或 constexpr 表达式替换简单的函数调用。
- 考虑使用函数指针或 lambda 表达式来延迟函数调用，直到需要时才调用。
问题 2： чрезмерное копирование
原因：不必要地复制对象会导致性能下降，尤其是对于大型对象。
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对策：
- 使用引用或指针传递对象，避免复制。
- 使用移动语义，将对象直接移动到需要的位置。
- 考虑使用对象池来复用对象，减少复制的次数。
问题 3：参数链式传递
原因：长参数链会导致代码难以阅读和维护。它还可以通过强制函数调用每个参数进行不必要的赋值来降低性能。
对策：
- 使用结构或类将相关参数打包在一起。
- 使用默认参数值消除可选参数。
- 考虑使用可变参数模板来处理可变数量的参数。
问题 4：分支预测失败
原因：如果分支的条件难以预测，CPU 可能很难提前优化代码。这会导致分支预测失败并降低性能。
对策：
- 尽可能减少分支的数量。
- 对分支条件进行优化，使其更可预测。
- 考虑使用分支预测提示符来告知 CPU 对特定分支的预测。
问题 5：缓存未命中
原因：当程序访问的数据不在 CPU 缓存中时，会发生缓存未命中。这会导致昂贵的内存访问并降低性能。
对策：
- 优化数据布局以提高局部性，使得相关数据保存在缓存中。
- 使用预取指令来预加载数据到缓存中。
- 考虑使用缓存友好数据结构，例如连续数组或哈希表。
实战案例：字符串拼接优化
考虑以下用于拼接字符串的函数：
string concatenate(const vector& strings) { string result; for (const auto& s : strings) { result += s; } return result; }
此函数存在 чрезмерное копирование 问题，因为字符串 result 在每次迭代中都被重新分配。我们可以通过使用流来优化它：
string concatenate(const vector& strings) { ostringstream stream; for (const auto& s : strings) { stream << s; } return stream.str(); }
通过使用流，我们避免了不必要的复制，从而提高了性能。
