CentOS下C++性能如何提升配置 - 问答

在CentOS下提升C++性能可以通过多种方法实现，包括系统级优化、编译器优化、代码优化、内存管理和多线程编程等。以下是详细的步骤和建议：

系统级优化

更新系统和软件包：确保系统和所有已安装的软件包都是最新的。
```
sudo yum update -y
```

调整内核参数：编辑 /etc/sysctl.conf 文件，添加或修改以下参数以提高性能：

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200
net.ipv4.ip_local_port_range = "1024 65535"
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
net.core.somaxconn = 1024
net.core.netdev_max_backlog = 2000
net.ipv4.tcp_max_orphans = 32768
net.ipv4.tcp_syncookies = 1

然后执行以下命令使更改生效：

sudo sysctl -p

安装并配置EPEL仓库：EPEL(Extra Packages for Enterprise Linux)仓库提供了许多额外的软件包，可以提高系统的性能和功能。
```
sudo yum install epel-release -y
```
安装并配置NTP服务：Network Time Protocol (NTP) 用于同步系统时间，这对于保持系统的稳定性和性能至关重要。
```
sudo yum install ntp -y
sudo systemctl enable ntp
sudo systemctl start ntpd
```
禁用不必要的服务：运行以下命令查看当前正在运行的服务，并根据需要禁用不需要的服务。
```
systemctl list-unit-files --type=service
sudo systemctl disable service_name
```
调整文件系统挂载选项：编辑 /etc/fstab 文件，为文件系统添加 noatime 和 nodiratime 选项，以减少磁盘I/O操作。
```
/dev/sda1 / ext4 defaults,noatime,nodiratime 0 0
```
保存更改后重新挂载文件系统：
```
sudo mount -a
```
调整内存分配策略：编辑 /etc/sysctl.conf 文件，添加或修改以下参数以提高内存性能。
```
vm.swappiness = 10
vm.dirty_background_ratio = 5
vm.dirty_ratio = 10
```
然后执行以下命令使更改生效：
```
sudo sysctl -p
```

编译器优化

使用最新版本的编译器：确保使用的是最新版本的GCC或Clang编译器，因为新版本通常会带来性能改进和bug修复。
```
sudo yum install gcc gcc-c++
```
启用优化选项：在编译时使用 -O2 或 -O3 选项来启用优化。-O3 通常会提供更好的性能，但可能会增加编译时间。
```
g++ -O3 -o myapp myapp.cpp
```
使用并行编译：利用多核CPU的优势，使用 -j 选项来并行编译多个文件。
```
make -j$(nproc)
```
启用链接时优化(LTO)：链接时优化可以在链接阶段进一步优化代码。
```
g++ -O3 -flto -o myapp myapp.cpp
```

使用预编译头文件：对于大型项目，使用预编译头文件可以显著减少编译时间。

// pch.h
#ifndef PCH_H
#define PCH_H
#include <iostream>
#include <vector>
#endif // PCH_H

// main.cpp
#include "pch.h"
int main() {
    std::vector<int> vec{1, 2, 3, 4, 5};
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    return 0;
}

编译时：

g++ -std=c++17 -o myapp main.cpp -include pch.h

使用静态分析工具：使用静态分析工具(如Clang-Tidy)来检查代码中的潜在问题，并进行优化。
```
clang-tidy myapp.cpp -- -std=c++17
```
使用性能分析工具：使用性能分析工具(如gprof、perf)来找出代码中的瓶颈，并进行针对性的优化。
```
g++ -pg -o myapp myapp.cpp
./myapp gprof myapp gmon.out analysis.txt
```

代码优化

对象的创建与销毁：C++中对象的定义会隐式的执行构造函数和析构函数，这是有开销的。若非必要，不要随便定义对象，要等到需要使用对象的地方再创建它。
函数调用：绝大多数的性能优化是靠内联做到的。内联就是用方法的代码来替换对方法的调用。
设计：软件性能和灵活性之间存在一种基本的平衡，太灵活的设计一般性能都不太好。在完成同样的简单工作时，char*有时可以比string对象更有效率。

内存管理

智能指针：使用智能指针(如 std::unique_ptr 和 std::shared_ptr)来管理内存，避免手动管理内存分配和释放。
避免不必要的内存拷贝：使用引用或指针传递和返回对象，减少拷贝开销。
内存池：预先分配一定数量的对象或内存块，在需要时重用，降低内存分配和回收的开销。

多线程编程

使用POSIX线程库(pthread)：确保你的CentOS系统上安装了 gcc 和 g++ 编译器。
```
sudo yum install gcc g++
```

编写多线程程序：创建一个C++源文件，比如 multithread_example.cpp，并编写以下代码：

#include <iostream>
#include <pthread.h>

void* thread_function(void* arg) {
    int thread_id = *(static_cast<int*>(arg));
    std::cout << "Thread " << thread_id << " is running." << std::endl;
    return nullptr;
}

int main() {
    const int num_threads = 5;
    pthread_t threads[num_threads];
    int thread_ids[num_threads];

    for (int i = 0; i < num_threads; i++) {
        thread_ids[i] = i;
        if (pthread_create(&threads[i], nullptr, thread_function, &thread_ids[i]) != 0) {
            std::cerr << "Error creating thread "<< i << std::endl;
            return 1;
        }
    }

    for (int i = 0; i < num_threads; i++) {
        pthread_join(threads[i], nullptr);
    }

    std::cout << "All threads have finished." << std::endl;
    return 0;
}

编译程序：

g++ -o multithread_example multithread_example.cpp -pthread

运行程序：

./multithread_example

通过以上方法，可以显著提升CentOS下C++程序的性能和稳定性。具体的优化策略需要根据实际应用场景和需求进行调整，并在测试环境中验证优化效果。

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