073-提高c++运行效率的操作

C++ 提高运行效率的常见优化方法包括以下几类：

1. 数据结构优化

• 选择合适的数据结构：根据具体应用选择 std::vector、std::deque、std::list、std::unordered_map 等。
  • 例如，std::vector 由于数据局部性好，通常比 std::list 更快（适用于频繁遍历的场景）。
  • std::unordered_map 适用于快速查找，而 std::map 适用于有序存储。
• **使用 std::bitset 代替 std::vector<bool>**（你已经在用 std::bitset）。
• 避免不必要的动态内存分配：可以使用 std::array 或 std::vector::reserve() 预分配空间。

2. 算法优化

• 减少不必要的计算：避免重复计算中间值，使用缓存（如 std::unordered_map 进行记忆化）。
• **使用 std::sort() 而非 qsort()**：C++ 的 std::sort() 采用 introsort，比 C 语言的 qsort() 更快。
• 使用合适的搜索和排序算法：如二分查找 (std::lower_bound)、快速排序、堆排序 (std::priority_queue)。

3. 减少拷贝，提高内存管理效率

• 使用 std::move 和 std::forward 避免不必要的拷贝：

  std::string foo() {
      return "Hello";  // 返回值优化（RVO），避免拷贝
  }

• **使用 std::unique_ptr 或 std::shared_ptr**，避免手动 new/delete。
• 使用 emplace_back 代替 push_back 避免额外拷贝：

  std::vector<std::string> vec;
  vec.emplace_back("hello");  // 直接构造，避免额外的拷贝

4. 减少锁的争用

• 使用 std::atomic 代替锁（适用于简单的数据同步）。
• **使用 std::shared_mutex**，在读多写少的情况下，减少锁的开销。
• 缩小锁的粒度：尽量减少锁的持有时间，你已经考虑在 VxiSession::ProcessData 里用 swap 来减少锁的影响。

5. 提高 CPU 缓存命中率

• 尽量使用连续存储的容器（如 std::vector），避免 std::list 造成的缓存不友好情况。
• 减少指针跳转，如避免 std::list<std::shared_ptr<T>> 这样的嵌套结构。
• 使用 restrict（仅 C++20 的 __restrict__ 关键字） 提示编译器优化指针别名分析。

6. 编译优化

• 使用 -O2 或 -O3 进行编译优化（g++ -O3）。
• **启用 -march=native**，让编译器生成针对本地 CPU 的优化指令。
• 启用 LTO（链接时优化）：

  g++ -O3 -flto -march=native

• 使用 constexpr 让编译期计算结果：

  constexpr int factorial(int n) {
      return (n <= 1) ? 1 : (n * factorial(n - 1));
  }
  constexpr int result = factorial(5);  // 5! 在编译期计算

7. 多线程优化

• 避免 false sharing（伪共享）：在多线程中，多个线程修改同一个缓存行可能导致性能下降，可以使用 alignas(64) 让数据对齐。

  struct alignas(64) Data {
      int value;
  };

8. 内存管理优化

• 减少 new/delete 调用：可以使用对象池（如 boost::pool）。
• 使用 std::vector::reserve() 预分配内存：

  std::vector<int> v;
  v.reserve(1000);  // 预分配 1000 个元素，避免频繁扩容

• 使用 std::string_view 代替 std::string 进行字符串处理，避免拷贝：

  void print(std::string_view str) {
      std::cout << str << '\n';
  }
  print("Hello, world");  // 不会创建新的字符串对象