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C语言性能优化系统实战

📚 共计 30 章节

C语言性能优化入门

为什么需要性能优化 · 核心指标（时间、空间、功耗） · 基本流程

编译器优化基础

GCC/Clang 优化选项 · 工作原理 · 查看汇编代码

数据类型与内存布局

基本类型内存占用 · 结构体对齐 · 位域 · 缓存行对齐

指针与引用的性能影响

指针解引用开销 · restrict关键字 · 函数指针代价

循环优化（上）

循环展开 · 合并 · 交换 · 剥离 · 不变代码外提

循环优化（下）

向量化(SIMD) · OpenMP并行 · 分块(Tiling) · 融合与分布

分支预测与优化

分支预测原理 · likely/unlikely · 条件移动 · 查表法

函数调用优化

内联函数 · 尾调用优化 · 参数传递 · 减少调用开销

内存访问优化

局部性原理 · 缓存友好数据结构 · 预取指令

缓存局部性

动态内存管理优化

malloc/free开销 · 内存池 · 栈vs堆 · 自定义分配器

内存池分配器

字符串操作优化

strcpy/strlen陷阱 · 拼接优化 · memcpy技巧 · 查找算法

字符串memcpy

位运算技巧

常用位运算 · Bitmap应用 · 位运算实战

位运算Bitmap

SIMD指令集入门

SSE/AVX介绍 · 内联函数 · 自动 vs 手动向量化

多线程性能优化

线程创建开销 · 线程池 · 锁优化 · 原子操作

缓存一致性优化

MESI协议 · 伪共享 · 缓存行填充 · 对齐实战

缓存伪共享

算法复杂度与性能

大O表示法 · 复杂度对比 · 空间换时间 · 递归vs迭代

算法复杂度

查找算法优化

线性/二分查找 · 哈希表 · 布隆过滤器 · 跳表

排序算法优化

三路快排 · 归并迭代 · 计数/基数排序

数据结构选择与优化

数组/链表/树/哈希对比 · 缓存友好 · 紧凑结构

数据结构选择

I/O性能优化

缓冲I/O vs 直接I/O · mmap · 异步I/O · 最佳实践

网络编程性能优化

epoll vs select/poll · 非阻塞I/O · 零拷贝 · 连接池

性能分析工具（上）

gprof · Valgrind/Callgrind · perf基本使用

性能分析工具（下）

火焰图 · VTune/AMD uProf · 自定义计数器

代码剖析与热点识别

Profiling方法 · 热点函数 · 瓶颈定位技巧

热点Profiling

编译时优化

常量折叠 · 死代码消除 · 内联克隆 · LTO

运行时优化

JIT编译 · 动态重编译 · Profile Guided Optimization

嵌入式系统性能优化

资源受限策略 · ROM/RAM权衡 · 中断优化 · 低功耗

嵌入式低功耗

GPU与异构计算优化

CUDA/OpenCL基础 · 数据/任务并行 · 核函数优化

大型项目性能优化实战

测量-分析-优化-验证 · 代码重构 · 持续监控

性能优化前沿与趋势

硬件趋势 · AI辅助优化 · Rust vs C · 未来方向