Visual C++ Optimization with Assembly Code pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9781931769327

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• Visual C++
• Assembly
• Optimization
• Performance
• Debugging
• Windows
• x86
• x64
• Compiler
• Programming
• Code Tuning

《精通 C++ 性能调优：底层优化与汇编艺术》 在软件开发日益追求极致性能的今天，如何让 C++ 代码在硬件层面释放全部潜能，成为摆在无数开发者面前的挑战。本书《精通 C++ 性能调优：底层优化与汇编艺术》正是为应对这一挑战而生，它并非简单罗列 C++ 的语法特性，而是深入到 C++ 代码执行的底层，揭示其与处理器架构之间的紧密联系，引导读者掌握在汇编层面进行精细化优化的艺术。 本书的目标读者是那些对 C++ 性能有强烈追求，并渴望突破传统编译器优化瓶颈的开发者。无论您是资深的系统工程师、高性能计算专家，还是对底层原理充满好奇的 C++ 爱好者，都能在这本书中找到进阶的阶梯。我们假定您已经具备扎实的 C++ 基础知识，并对计算机体系结构、操作系统原理有基本的了解。本书将在此基础上，为您打开一扇通往极致性能的大门。 本书的独特价值在于其深入浅出的讲解方式和高度实践性的内容。 我们不会止步于理论的陈述，而是通过大量的实际代码示例、性能分析工具的应用指导，以及对典型性能瓶颈问题的剖析，让读者能够亲身感受底层优化的强大力量。每一章都力求做到理论与实践相结合，帮助读者不仅理解“为什么”，更能掌握“怎么做”。 全书围绕着“理解底层”和“掌握优化”两大核心主线展开。 第一部分：剖析 C++ 执行的底层逻辑 在深入优化之前，理解 C++ 代码是如何在处理器上执行的至关重要。本部分将带领读者穿越抽象的 C++ 语法，直抵 CPU 的指令集和内存模型。 第一章：C++ 与底层硬件的对话——从源码到机器码的旅程 我们将从 C++ 源码出发，逐步解析预处理、编译、汇编、链接等各个阶段的工作原理，最终理解 C++ 代码如何被转换成 CPU 可以直接执行的机器指令。重点会放在理解编译器的优化策略，例如函数内联、循环展开、常量折叠等，但也会强调这些优化在何种情况下可能并非最优解，以及何时需要人工干预。我们会介绍一些基础的汇编指令，为后续章节的学习打下基础。 第二章：内存的奥秘——缓存、流水线与 CPU 架构 现代 CPU 的性能很大程度上取决于其内存管理和指令流水线。本章将深入探讨 CPU 缓存（L1, L2, L3 缓存）、缓存一致性、内存访问延迟、CPU 流水线（指令预取、乱序执行、分支预测）等关键概念。理解这些机制，是诊断和解决性能瓶颈的基石。我们将展示如何通过代码结构和数据布局来适应 CPU 的缓存机制，例如提高数据局部性，减少缓存抖动。 第三章：数据表示与操作的底层视角 C++ 中的基本数据类型（整型、浮点型、指针等）在内存中是如何存储的？它们在 CPU 层面是如何被操作的？本章将深入探讨数据在内存中的字节序、对齐方式，以及编译器如何将 C++ 的算术运算、逻辑运算、位操作等转换为高效的汇编指令。我们将介绍 SIMD（单指令多数据）指令集（如 SSE, AVX），它们是如何大幅提升并行计算能力的。 第二部分：汇编语言的艺术——精细化性能优化 掌握了底层硬件原理后，我们就能运用汇编语言这把利器，对 C++ 代码进行极致的性能调优。本部分是本书的核心，将引导读者一步步掌握汇编层面的优化技巧。 第四章：汇编语言入门——理解 CPU 的指令集 本章将系统介绍 x86/x64 架构的汇编语言基础。我们会从最基本的寄存器、指令格式、寻址模式讲起，逐步学习数据传输、算术逻辑、控制流（跳转、循环、函数调用）等关键指令。学习汇编并非是为了用汇编重写整个程序，而是为了能够读懂编译器生成的汇编代码，从而发现潜在的性能问题，并指导 C++ 代码的编写。 第五章：分析编译器生成的汇编代码 掌握了汇编基础后，我们就可以学会使用工具（如 `objdump`, `readelf`, Visual Studio 的反汇编窗口）来查看 C++ 代码编译后的汇编代码。本章将教会读者如何解读汇编代码，识别出低效的指令序列、不合理的内存访问模式、冗余的计算等。我们将以常见的 C++ 代码片段为例，演示如何通过分析汇编来理解其性能表现。 第六章：手动优化 C++ 代码与生成汇编的对比 这是本书的实践核心。我们将选取一些典型的性能敏感场景，例如： 函数调用与参数传递的优化： 了解栈帧的创建与销毁、寄存器传参、尾递归优化等。 循环优化： 深入研究循环展开、循环不变外提、循环融合、以及如何利用 SIMD 指令并行处理循环体。 内存访问模式优化： 如何通过数据重排（结构体填充、数组重排）、缓存感知编程，来最大化缓存命中率。 分支预测优化： 如何减少条件分支，或者优化分支预测失败带来的性能损失。 位操作与算术优化的艺术： 如何将复杂的算术运算转化为更高效的位操作，例如使用位移实现乘除法。 使用 intrinsics 函数进行 SIMD 编程： 学习如何直接调用 CPU 的 SIMD 指令，处理向量化数据，实现大规模并行计算。 我们将演示如何在 C++ 中编写代码，然后查看编译器生成的汇编，分析其效率，并尝试修改 C++ 代码（或使用内联汇编）来引导编译器生成更优的汇编，并对比其性能提升。 第七章：内联汇编的艺术与边界 在某些极端情况下，编译器可能无法生成最优的汇编代码，此时内联汇编就显得尤为重要。本章将详细介绍如何在 C++ 代码中嵌入汇编指令，实现对特定硬件功能的直接控制。我们将探讨内联汇编的优势与劣势，以及如何正确、安全地使用它，避免引入不必要的错误和可移植性问题。 第三部分：实战案例与进阶主题 本部分将结合实际应用场景，展示如何运用本书学到的知识解决复杂的性能问题，并探讨一些更高级的优化技术。 第八章：性能分析工具的实战应用 掌握了底层原理和汇编技巧后，我们还需要强大的工具来定位性能瓶颈。本章将介绍业界主流的性能分析工具，例如 VTune Amplifier, gprof, perf, Valgrind 等。我们将演示如何使用这些工具来测量代码的性能数据，分析 CPU 占用率、缓存命中率、分支预测失误率等关键指标，并结合汇编分析，精准定位问题所在。 第九章：特定场景的性能优化挑战 本章将深入探讨一些常见的性能敏感领域，例如： 高并发与多线程性能调优： 锁竞争、原子操作、内存序等在多线程环境下的优化。 图像处理与计算密集型应用的优化： 如何利用 SIMD 指令加速像素处理、矩阵运算等。 网络通信与 I/O 性能优化： 减少系统调用开销，优化数据拷贝。 游戏引擎与图形渲染的底层优化： 实时渲染管线的性能瓶颈分析。 我们将通过具体的代码示例，展示如何在这些场景下应用本书的优化技巧。 第十章：跨平台优化与未来展望 虽然本书主要聚焦于 x86/x64 架构，但底层优化思想是普遍适用的。本章将简要探讨 ARM 等其他架构的差异，以及如何进行跨平台优化。同时，我们也会展望未来 CPU 架构的发展趋势，例如更强大的 SIMD 指令集、新的并行计算模型，以及 AI 在编译器优化中的作用，为读者提供更广阔的视野。 本书的章节编排力求循序渐进，从概念的引入到技术的深入，再到实际的应用。 我们相信，通过本书的学习，您将不再被动地接受编译器优化的结果，而是能够主动地去理解、去控制、去驾驭 C++ 代码的性能，让您的程序在硬件层面绽放出耀眼的光芒。 《精通 C++ 性能调优：底层优化与汇编艺术》，是一本献给追求极致性能的 C++ 开发者的宝典。它将带您深入探寻 C++ 代码在 CPU 上的每一次呼吸，理解每一次跳动，最终赋予您的程序强大的生命力。

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