C++以高性能著称，性能优化是C++程序员绕不过去的一个话题，性能优化是一个复杂、全局而又细节的问题，本文总结C++性能分析中常用的知识。
性能优化的时机
C++编码层面
数据结构和算法
选择最优的数据结构和算法是保证程序性能的基础。
为了极致的性能，有时候还需要根据实际业务定义自己的数据结构和算法。
避免不必要的复制
内联函数
常量表达式
使用 constexpr 使得表达式在编译时计算。
constexpr int square(int x) { return x * x; }int main() {int result = square(5); // 编译时计算return 0;
}避免不必要的类型转换
避免频繁的类型转换，特别是尽量避免使用 dynamic_cast，尤其是在性能关键路径中。
class Base { public: virtual void doSomething() {} };
class Derived : public Base { public: void doSomething() override {} };int main() {Base* base = new Derived();Derived* derived = static_cast<Derived*>(base); // 使用 static_cast 避免动态类型转换derived->doSomething();delete base;return 0;
}使用移动优化
……
硬件层面
内存管理
频繁的内存分配和释放导致性能下降，使用内存池来预分配一块大内存区域，避免多次分配和释放内存。
#include <vector>class MemoryPool {
public:
void* allocate(size_t size) {}void deallocate(void* ptr) {}private:
std::vector<void*> freeList;
};优化常用操作
条件分支导致 CPU 分支预测失败，可以优化代码中条件分支的顺序，避免分支预测失败。
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {if (i % 2 == 0) {// 一部分代码，高频的部分可以放在前面} else {// 另一部分代码}
}
编译器优化
充分相信编译器是聪明到了极致，而不是自作聪明的去揣测编译器
并性编程
多线程 并行执行任务，充分利用多核 CPU。
CPU缓存优化
数据访问顺序导致缓存未命中，影响性能，调整内存访问顺序，增加数据的局部性。如下为经典示例
const int SIZE = 10000;
int arr[SIZE][SIZE];// 访问顺序优化，按列访问时可能导致缓存未命中
for (int j = 0; j < SIZE; ++j) {for (int i = 0; i < SIZE; ++i) {arr[i][j] = i * j;}
}// 更好的访问顺序，按行访问
for (int i = 0; i < SIZE; ++i) {for (int j = 0; j < SIZE; ++j) {arr[i][j] = i * j;}
}
