C/ C++ 的数据、代码及内存

多字节值， 字节序

• cpu 存储以字节为单位

• 小端存储字节信息和阅读顺序相反

• 英特尔 CPU 是小端的，主机上是大端

翻译单元

• 编译器每次编译一个翻译单元

• 链接器组合所有翻译单元成为最终执行文件

可执行映像

• 代码段

• 数据段

• BBS 段

• 只读数据段

堆栈帧

• 返回地址

• 寄存器

• 局部变量

对齐和包裹

• 数据承成员有其天然的对齐方式

• 通常是 4 字节对齐

• 注 : GPU 需要 16 字节对齐

• 在结构体上写上 u8 _pad 来明确填充的字节

C++ 的内存布局

• C++ 中 struct 和 class 的区别只在于预设成员的可见性

• 虚函数的实现, 类中多一个虚函数指针指向该类对应的虚函数表

• 虚函数表有函数的条目,指向该类里函数的具体实现

错误

• 用户错误 : 可以被程序妥善处理并继续运行

• 程序员错误 ：不可以继续运行程序, 正式发布时应该避免所有的程序员错误。没法避免时，需要将程序员错误转换为用户错误

流水线、缓存及优化

• 底层的优化方案是更多 cpu 工作，减少内存访问

• 访问内存需要几千个处理器周期

• 高速内存 ：缓存 （cache）

  • 缓存命中，几十周期，缓存命中失败，几千周期

    • 缓存命中失败后， 加载内存中数据时，把附近的区域全部载入并填满缓存

  • 多核多级缓存架构

    • 缓存展现出需要一致性，在没读取出来的时候不需要一致

• 避免缓存命中失败

  • 用循环代替跳转

  • 循环代码块中的代码越少越好，有利于全部加入 cache

  • 循环中减少函数调用，用内联，但是内联用的多了可能导致过大代码片段没法加入 cache

• 指令在 cpu 中流动 ：

  • 读取，解码，执行，内存，回写寄存器

  • 延迟 latency， 带宽 bandwidth， 吞吐量 throughput

  • 数据依赖（data dependency）， 导致流水线停顿（stall）