编译器优化：启用高级优化与目标架构适配
在Ubuntu上，GCC/Clang编译器的优化选项是提升C++程序性能的基础。常用选项包括：-O2（启用大多数安全优化，平衡编译时间与性能）、-O3（更激进的优化，如函数内联、循环展开，可能增加编译时间）、-Ofast（启用所有-O3优化并放宽标准合规性，进一步提升性能但可能影响程序正确性）；-march=native（针对当前机器的CPU架构生成最优代码，充分利用CPU特性如AVX指令集）；-flto（链接时优化，跨编译单元优化代码，提升整体性能）。例如：g++ -O3 -march=native -flto -o myprogram myprogram.cpp。
性能分析：精准定位瓶颈
优化前需通过工具识别性能瓶颈，避免盲目调整。常用工具：gprof（通过-pg选项编译，生成调用图分析函数耗时）、Valgrind（callgrind工具分析函数调用关系与耗时，massif工具分析内存使用）、perf（Linux内核自带，记录CPU缓存命中率、分支预测等硬件事件，生成火焰图直观展示热点）。例如：perf record -g ./myprogram记录运行数据，perf report分析结果。
内存管理：减少开销与碎片
不合理的内存操作是性能杀手，需优化内存分配与访问：
std::vector（连续内存布局，访问速度快于std::list）替代频繁的new/delete；std::move转移对象所有权（如std::vector<int> v2 = std::move(v1)）；std::unique_ptr（独占所有权）、std::shared_ptr（共享所有权）自动管理内存，避免泄漏；并发与多线程：利用多核资源
多核CPU是提升性能的关键，需合理使用并发库：
std::thread创建线程，std::async/std::future实现异步任务；std::mutex+std::lock_guard（RAII方式管理锁）、无锁数据结构（如std::atomic）或细粒度锁（如分段锁）；<algorithm>库的并行版本（如std::sort(std::execution::par, vec.begin(), vec.end())，需GCC 9+支持）。算法与数据结构：选择高效实现
算法复杂度直接影响性能，需根据场景选择：
std::sort，平均O(n log n)）代替冒泡排序（O(n²)），用哈希表（std::unordered_map，O(1)查找）代替线性查找（std::vector的std::find，O(n)）；std::list（链表），频繁随机访问用std::vector（数组）；std::vector、std::array），避免碎片化内存访问。I/O优化：减少阻塞与系统调用
I/O操作（文件、网络）通常是性能瓶颈，需优化访问方式：
std::stringstream（内存缓冲）、std::ofstream的std::ios::sync_with_stdio(false)（关闭与C标准库的同步，提升速度）；read/write的缓冲区大小设为4KB~1MB），减少系统调用次数；std::async或操作系统API（如aio_read/aio_write）避免阻塞主线程；mmap将文件映射到内存，直接操作内存提升读写速度。编译器特定技巧：挖掘编译器潜力
inline关键字提示编译器内联小函数（如inline int add(int a, int b) { return a + b; }），减少函数调用开销；g++ -fprofile-generate -o myprogram myprogram.cpp（收集数据）→ ./myprogram（运行生成gmon.out）→ g++ -fprofile-use -o myprogram myprogram.cpp（重新编译优化）；clang-tidy检查代码规范与潜在错误（如未初始化变量、内存泄漏），提前修复问题。系统调优：调整环境参数
Ubuntu系统参数的调整可提升程序运行效率：
ulimit -n 65535临时增加（永久修改需编辑/etc/security/limits.conf）；sysctl -w vm.swappiness=10降低交换分区使用（值越低，越少使用磁盘交换）；taskset -c 0,1 ./myprogram将进程绑定到特定CPU核心（减少上下文切换开销）。硬件优化：匹配硬件特性