了解C++性能的资源？

Question

我正在寻找能帮助我深入了解C++性能的资源(理想情况下是一本书)。以下是更多的背景：

我编写的服务器软件具有非常高的吞吐量要求和/或低延迟需求。我们用C++写文章，这个时候并不是真正的辩论。我的大多数同事似乎对C++性能有了更好的理解。他们有更好的心理模型，因此他们可以判断出某一段代码何时会在规模上表现不佳。我缺乏这种理解，所以我希望改进我的心理模型。

我特别感兴趣的是：

• 了解缓存效果，以及对象布局导致的缓存局部性如何影响代码的性能。这是我团队的其他成员提出的第一个问题。
• 了解内存分配如何影响性能。我应该使用TCMalloc (或其他错误)，我怎么知道呢？如何调整各种分配和取消分配参数？
• 我如何知道对象复制的开销将在什么时候起作用(因此应该切换到指针)？
• 我也通常对“优化”感兴趣，只要我知道什么时候使用它们。

我并不真正感兴趣的事情：

• “高性能计算”这个术语似乎意味着更多的面向数学/模拟的应用程序。
• 讨论C++性能相对于其他语言，因为我一直在使用C++。

作为一个起点，有人知道这本书，高效C++，是否符合这个标准？

Answer 1

让我把我的建议分成几个部分。

C++优化

作为一个起点，我强烈推荐Agner的C++中的优化软件。本手册很好地概述了常见的C++优化主题。

理解通用中的硬件

要有一个良好的C++性能心理模型，您还需要了解底层硬件。请考虑这一声明：

a[7] = 5;

在C++语言方面，从性能角度看，代码行很枯燥:它只是一个内存写入。但是，在实际硬件上，内存写入的性能可能会有数量级的变化。要了解在这个级别上发生了什么，您需要了解缓存、处理器管道、TLB、分支预测等概念。

作为对处理器缓存的快速介绍，我推荐我的文章处理器缓存效应库。关于缓存和计算机内存的更深入和更长的讨论(>100页)是每个程序员都应该知道关于内存的事情。

为了全面了解现代计算机硬件，“计算机体系结构:定量方法”是一本普遍推荐的书。我没有亲自读这本书，而是通过阅读博客和实验学到的。然而，其他人显然发现这本书非常有用。

理解特定处理器

在您提高优化技能的过程中，您会发现识别不同处理器的细节是有用的。作为许多例子中的一个，不同的英特尔和AMD处理器对于使用未对齐的SSE指令有非常不同的惩罚，例如_mm_storeu_ps C++内部指令。

为了了解不同处理器的具体情况，我建议使用Intel、AMD和VIA CPU的微体系结构:装配程序员和编译器制造商的优化指南。事实上，我将继续向您推荐来自Agner的所有优化手册。此外，硬件供应商还为他们的特定硬件提供文档。

学习使用工具

在优化代码时，有一个良好的C++模型和硬件性能是非常有用的。但是，学习使用正确的工具至少也同样有用。可以说，优化的最佳建议是“先测量！”。仅仅考虑一下简单的代码块，就很难理解它的性能。通过运行代码并以各种方式度量代码，您将获得大量信息。

以下是一些常见的有用的测量方法：

• 计时:只需运行代码并测量时间
• 取样剖面仪
• 仪表剖面仪
• 处理机计数器

我不会对具体的工具提出建议，因为我可以说是超出了你最初问题的范围。而且，工具本身也是一个很大的话题:不同的硬件平台、软件平台和成本(有些是免费的，有些是昂贵的)，工具是不同的。

但是，您当然需要意识到，要优化C++代码，您需要知道并使用适当的工具。

Answer 2

瓦兰应该是你的第一个工具。

Valgrind有很多工具，但是cache差使是查看算法是否具有良好的数据局部性的一个很好的方法。这将识别内存瓶颈。Call差事是另一个帮助您识别处理瓶颈的val差制模块。

参考文献：

卡什研：http://valgrind.org/docs/manual/cg-manual.html

考勤：http://valgrind.org/docs/manual/cl-manual.html

Answer 3

以前的回答给出了最重要的想法。

只有一个警告:做一些分析(英勇)，这是你会得到快速的胜利。之后，尝试获得缓存优化，查看SSE…将需要更多的努力，因为(至少在刚开始的时候)没有什么改进。

而且，C++是一种巨大的语言，编译器具有神奇的功能。模板、内联等允许编译器执行在其他语言(如C. )中不可能实现的优化，因此在考虑使用低级别数据结构时要非常小心。这可能会导致性能的损失(以及内存管理中更多的bug和更多的麻烦)。

使用STL和BOOST可能有助于避免一些错误。