C++性能优化-内存拷贝操作

1、为什么大量内存拷贝会影响性能 

C++ 中的内存拷贝是一种常见的操作,但是如果内存拷贝的数据较大或者频率较高,会导致性能下降。这是由于内存拷贝会占用 CPU 时间传输带宽资源,从而增加程序的执行时间。

具体来说,内存拷贝时需要从源内存地址中读取数据,并将数据写入到目标内存地址中。如果要复制的数据很大,比如说需要复制 1GB 的数据,那么 CPU 就需要从源内存地址中读取 1GB 的数据,并将数据写入到目标内存地址中,这个过程中会占用一定的 CPU 时间和带宽。

另外,内存拷贝时还会引发 CPU 缓存失效,导致 CPU 重新从内存中读取数据,进而增加了 CPU 的读取时间。这个问题尤其突出在数据结构较为复杂,缓存行所占据空间较小或访问模式不规律的情况下。

因此,在进行内存拷贝时,尽可能避免不必要的数据复制。例如,可以通过指针操作直接访问内存区域,避免进行多次内存拷贝。同时,可以使用一些常见的优化技术,例如:

  1. 使用基于 DMA(直接内存访问) 的内存拷贝技术,将内存拷贝的处理交给硬件设备,减少 CPU 的参与,提高拷贝效率。

  2. 增加内存访问的局部性,例如使用缓存技术,减少缓存失效,从而提高访问速度。

  3. 对于较大的内存拷贝,可以将数据切分为多个小块,以减少 CPU 时间和带宽的占用。

总之,合理的内存拷贝方式可以有效提高程序的性能,减少 CPU 的负担,提高用户体验。

2、如何优化内存使用

在处理大型对象或频繁进行拷贝操作的场景下,不合理的拷贝操作会导致严重的性能问题。

Linux C++性能优化:从根本上消除拷贝操作的浪费 - 知乎

  • 形参传递使用引用。
  • C++11中返回值采用的是移动语义。
  • std:swap函数
  • 使用对象池
  • 避免不必要的临时对象

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