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1 存储技术

作为一名程序员，你必须了解存储器的层次结构，因为它对应用程序的性能有着巨大的影响。

• 如果你的数据是在cpu寄存器上，那么指令执行期间在0个周期就能访问到
• 如果是在高速缓存中，需要4-75个周期
• 如果在主存，需要上百个周期
• 如果是在磁盘，那么就需要大约几千万个周期，时间大概是毫秒级，比主存慢10万倍，比高速缓存慢100万倍

1.1 随机访问存储器

随机访问存储器(RAM)有两类：静态和动态。静态RAM(SRAM)比动态DRAM(DRAM)更快，但也更贵，因此SRAM一般集成在CPU上作为高速缓存，DRAM则作为主存。断电以后，DRAM和SRAM都会丢失它们的信息

访问主存：每次CPU和主存之间的数据传送都是通过一系列的步骤来完成，这些步骤称为总线事务。读事务从主存传输数据到CPU，写事务从CPU传送数据到主存。总线是一组并行的导线，能携带地址、数据和控制信号。

1 导读

程序优化涉及的范围实在是太广了，几乎每个层面都可以进行优化，比如撰写<编译器友好型>以及<缓存友好型>的程序，针对不同的目标硬件平台还可能进行特定的优化，等等，优化的难点在于你需要对系统有充分理解，当然了在你做优化之前首先要保证原始程序功能正确（并且有回归测试），否则一切都是徒劳。

首先需要理解，哪些因素会影响程序的性能

内存对齐规则

在C/C++中的结构体或类，存在内存对齐问题。内存对齐是为了方便计算机进行寻址，优化寻址速度的一个措施，其代价是消耗不必要的内存空间。

内存对齐遵循以下规则：

• 第一个成员在与结构体变量偏移量为0的地址处。
• 其他成员变量都放在对齐数（成员的大小和默认对齐数的较小值）的整数倍的偏移地址处。
  • 对齐数=编译器默认的一个对齐数与该成员大小的较小值。（不同的编译器其默认对齐数不同，64位系统中VS默认的对齐数是8，在Linux中没有默认的对齐数）
  • 可以在程序开端声明#pragma pack(数字)来设置默认对齐值
• 结构体总大小为最大对齐数(每个成员变量都有一个对齐数 )的整数倍。
• 如果嵌套了结构体的情况,嵌套的结构体对齐到自己的最大对齐数的整数倍处,结构体的整体大小就是所有最大对齐数(含嵌套结构体的对齐数)的整数倍。--->最大对齐数肯定不超过默认对齐数

示例：VS运行（默认对齐数为8）

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typedef struct test2
 {
     int a;//4-->8，占0，1，2，3地址处，后续补4，5，6，7
     double c;//8，但由于其只能放在与首地址偏移量为8的地址上，因此4，5，6，7作为填补空缺，它从8存储
 };

 typedef struct testMemory
 {
     int a;//4-->8
     long b;//8
     char c;//1
     struct test2 l;//16
 };

cout  <<sizeof(test2) << " " << sizeof(testMemory) << endl;

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class类

在C++中，class与struct是相同的，除了：

• 两者中如果不对成员不指定公私有，struct默认是公有的，class则默认是私有的

• class默认是private继承， 而struct默认是public继承

因此，对于struct的对齐规则同样是class的对齐规则，在c++中，还必须注意在存在虚函数时类有一个虚表指针的情况：(在64位中指针大小为8字节，32为4字节)

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 class my {
 private:
     int a;
     double b;
     char c;
     virtual int m() { return 0; }
	 virtual int s(){return 0;}
 };
//sizeof(my)为32:8+8+8+8

程序的机器级表示

在本章，会学习观察汇编代码和机器代码。说到汇编语言就不得不提编译器和汇编器。**编译器是基于编程语言规则、目标机器的指令集和操作系统遵循的惯例，经过一系列阶段如图：

gcc编译器以汇编代码的形式产生输出，然后gcc调用汇编器和链接器生成二进制机器文件和可执行文件。对于Linux机，可以使用 gcc -Og -S xxx.c来进行学习。因为参数-Og表明不进行优化，这可以让汇编代码尽可能地保持和C源码一样的顺序，位置，排列等。

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SSH（Secure Shell，安全外壳）是一种网络安全协议，通过加密和认证机制实现安全的访问和文件传输等业务。传统远程登录或文件传输方式，例如Telnet、FTP，使用明文传输数据，存在很多的安全隐患。随着人们对网络安全的重视，这些方式已经慢慢不被接受。SSH协议通过对网络数据进行加密和验证，在不安全的网络环境中提供了安全的登录和其他安全网络服务。作为Telnet和其他不安全远程shell协议的安全替代方案，目前SSH协议已经被全世界广泛使用，大多数设备都支持SSH功能。

7. GCC和gcc++编译器

7.1 gcc和 GCC是两个不同的东西

• GCC:GNU Compiler Collection(GUN 编译器集合)，它可以编译C、C++、JAV、Fortran、Pascal、Object-C、Ada等语言。
• 因此gcc是GCC中的GUN C Compiler（C 编译器）；g++是GCC中的GUN C++ Compiler（C++编译器）。二者都可以编译c或cpp文件。只不过用gcc编译c++需要手动添加链接库
• 在编译阶段，g++会调用gcc，对于c++代码，两者是等价的，但是因为gcc命令不能自动和C++程序使用的库联接，所以通常使用用g++来编译以求自动完成链接。所以对于C语言程序的编译，我们应该使用gcc 指令，而编译C++程序则推荐使用g++指令