C程序性能優(yōu)化：20個實驗與達人技巧

目　錄
第1章　CPU與編譯器概論
1.1　高速路與人行道　002
1.2　編譯器是如何運作的　003
　編譯后的匯編語言程序　004
　添加優(yōu)化選項后的結果　007
1.3　CPU是如何運作的　008
　指令集架構與微架構　008
　如何執(zhí)行指令　009
　指令流水線　011
　高速緩存　012
　深入探討高速緩存　013
　緩存塊的替換算法　015
　超標量指令執(zhí)行　015
第1章　是不是偏離了主題　017
第2章　執(zhí)行成本
2.1　兩程序的執(zhí)行成本 020
2.2　計·測·謀　020
　書中的探討　020
2.3　防止基準測試程序被優(yōu)化　023
　防止操作“歸并”　023
　防止變量在初始化時被優(yōu)化　024
　防止重復單一指令被優(yōu)化　025
　本書中的基準測試程序　026
2.4　驗證——哪一步操作導致執(zhí)行速度緩慢　029
2.5　基礎加法與賦值運算　031
　單一的賦值操作(寄存器間的傳送)　032
　單一的賦值操作(數(shù)據(jù)相互關聯(lián)的情況)　032
　常量賦值　033
　變量間的加法運算　033
　變量與常量相加　034
2.6　耗時的乘法運算　036
　變量間的乘法運算　037
　變量與常量相乘　037
2.7　更為耗時的除法運算　040
　變量的除法(寄存器間的計算)　040
　除數(shù)為2、4的除法運算　042
　除數(shù)不是2的乘方的除法運算　042
　無符號整數(shù)除法運算　042
　除數(shù)為2的乘方時除法運算使用低成本移位指令　043
2.8　內存讀取　045
　小數(shù)組的讀取(小范圍內的內存操作)　045
　大數(shù)組的讀取(大范圍內的內存操作)　047
　與臺式機的CPU進行比較　049
2.9　造成執(zhí)行時間差別的判斷語句　051
　無else節(jié)點的if語句　051
　帶else節(jié)點的if語句　053
2.10　32/64位環(huán)境中不同的函數(shù)調用　053
2.11　實驗總結　055
　若想被愛則先愛　055
第3章　尋找性能瓶頸
3.1　使用gprof命令進行分析　058
　gprof的使用方法　058
3.2　哪個環(huán)節(jié)在消耗時間　058
　獲取庫函數(shù)的評測信息　060
　耗時的函數(shù)　062
　顯示庫函數(shù)的調用次數(shù)　063
3.3　函數(shù)的調用關系　063
3.4　進行數(shù)據(jù)分析的原理　066
3.5　其他性能分析器　067
　培養(yǎng)高水平人才的教育系統(tǒng)　068
第4章　達人方法論
4.1　達人的關注點　072
　硬件篇　072
　編譯器/中間件篇　074
　算法篇　075
4.2　【硬件篇】數(shù)組和緩存的有效利用　076
　矩陣的乘法運算　076
　調整數(shù)組操作的順序　077
　展開循環(huán)的方式　078
　矩陣的分塊　079
4.3　【庫函數(shù)篇】緩慢函數(shù)的迂回戰(zhàn)術　080
　strcmp函數(shù)為何緩慢　080
　優(yōu)化的陷阱　081
4.4　【硬件篇】使用SIMD進行字符串對比　083
4.5　【庫函數(shù)篇】對比各種輸入輸出方法　085
　行輸入函數(shù)的對比　085
　輸出方法　089
　管道輸入輸出的特殊案例　091
　管道輸入輸出與文件輸入輸出　092
4.6　【算法篇】二分法查找與平衡二叉樹　092
　海量數(shù)據(jù)的分類　093
　真要做到如此地步？　097
第5章　進一步研究編譯器
5.1　不同級別的優(yōu)化選項　100
　GCC的優(yōu)化選項　100
　“零優(yōu)化”對調試有效　100
　以不出現(xiàn)未定義行為為前提的2級以上優(yōu)化選項　101
5.2　優(yōu)化·寄存器·外部變量　102
5.3　刪除公共子表達式為程序瘦身　104
5.4　指針與復雜運算簡化　105
5.5　將用戶函數(shù)進行內聯(lián)展開　106
　和別人拉開差距！　108
第6章　給辦公系統(tǒng)的一些啟示
6.1　排序與字符串操作　112
6.2　小數(shù)點數(shù)的計算與字符串/數(shù)字的換算　112
　塊數(shù)據(jù)輸入輸出和字段分割　113
　統(tǒng)計帶小數(shù)部分的數(shù)　113
　整數(shù)轉換成字符串　115
　性能優(yōu)化的效果　116
6.3　半角字符轉換為全角字符　117
　判定字符的字節(jié)數(shù)　118
　ASCII字符與半角片假名字符的判定　119
　ASCII字符轉換為全角字符　123
　半角字符轉換為全角字符　124
　性能優(yōu)化的效果　127
　判定字符字節(jié)數(shù)的其他方法　127
　有關UTF-8　130
6.4　探索具有某種數(shù)據(jù)特性的數(shù)組　132
　數(shù)據(jù)的特性　133
　二分法查找與線性查找相結合　135
　性能優(yōu)化的效果　138
后記　139