C++ 框架中常见性能瓶颈及其优化方法

王林

发布时间：2024-08-08 16:57:03

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来源于php中文网

原创

常见的 c++++ 框架性能瓶颈包括：内存分配瓶颈：使用内存池分配对象。虚拟函数调用瓶颈：使用非虚方法或替代调度策略。过度使用 stl 容器瓶颈：在关键路径上优先使用原始数组。过度使用锁瓶颈：仅在必要时使用锁。数据序列化瓶颈：使用序列化库或 c++17 特性实现二进制兼容性。

C++ 框架中常见性能瓶颈及其优化方法

C++ 框架中常见的性能瓶颈及其优化方法

引言

在使用 C++ 框架构建高性能应用时，可能会遇到各种性能瓶颈。了解这些瓶颈并找到有效的优化方法至关重要。

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1. 内存分配

瓶颈: 新建和释放对象需要大量时间，尤其是在高频繁调用创建和销毁的情况下。

优化:

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使用内存池分配对象，避免频繁的堆分配/释放。
在适当的时候使用智能指针自动管理内存。

2. 虚拟函数调用

瓶颈: 虚函数查找需要执行动态调度，这比直接函数调用要慢。

优化:

尽可能使用非虚方法，或者使用 final 关键字来禁止方法重写。
考虑使用非虚表的其它方法调度策略，如模板方法或委托模式。

3. 过度使用 STL 容器

瓶颈: STL 容器通常比原生数组更慢，因为它们具有额外的功能和间接寻址。

优化:

在性能关键路径上优先使用原始数组。
根据需要使用带有原始指针的自定义容器。

4. 过度使用锁

瓶颈: 锁会阻止多线程访问共享资源，导致性能下降。

优化:

仅在绝对必要时使用锁。
考虑使用无锁数据结构或并发队列。

5. 数据序列化

瓶颈: 将数据从内部格式转换为用于网络或存储的格式可能非常耗时。

优化:

使用专用的序列化库，如 Google Protobuf 或 Apache Thrift。
考虑使用 C++17 中的 struct 聚合和 [[trivially_copyable]] 特性来实现二进制兼容性。

实战案例

问题: 频繁创建和销毁大量 std::string 对象导致程序性能下降。

优化:

使用 std::string 分配器创建一个内存池：

using Pool = memory_pool;
std::shared_ptr str = Pool::allocate();

然后在使用完毕后释放它：

Pool::release(str.get());

结论

了解并优化 C++ 框架中的常见性能瓶颈至关重要。通过应用上面讨论的技术，你可以在保持高性能的同时提升应用的可扩展性和可靠性。

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相关标签:

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