今天面试阿里后端开发，
● 面试官提问：谈谈你对 const 理解
● 我这样回答的： const 仅仅表示变量不能修改，太简答了，我早就知道了。
● 面试官回复：你觉得 这样能面过 P7 ，百万年薪岗位吗。
痛定思痛，今天，聊聊比较重要性能优化的思路：
● 编译期优化
● 从 cpu 角度理解 编译期优化
一. 在项目中带来什么收益,why
1.1 编译期计算
● 所有比较在编译期完成，零运行时开销。
● 例如 if constexpr std::is_same_v （先别走看，不同特性，有着同样原理）
● 更多阅读 CppCon 2014
CppCon 2014: Walter E. Brown "Modern Template Metaprogramming: A Compendium, Part I
1.2 为什么能带来这样收益，第一性原理或者核心实现原理 是什么？
std::is_same_v 是 C++17 引入的编译期类型比较工具，
用于判断两个类型是否严格相同。
if T and U name the same type (taking into account const/volatile qualifications),
provides the member constant value equal to true. Otherwise value is false.
● 具备内部实现先不考虑
● is_same_v 是 is_same<T, U>::value 的简写：
template <typename T, typename U>
inline constexpr bool is_same_v = is_same<T, U>::value;
其底层基于模板元编程中的偏特化机制实现：
与 typeid 的对比
特性 std::is_same_v typeid
比较阶段 编译期 运行时
多态类型 静态类型 动态类型（可能派发到派生类）
性能影响 零开销 RTTI 开销
适用场景 模板元编程、静态检查 运行时类型识别、调试
typeid 运算符
// expre_typeid_Operator.cpp
// compile with: /GR /EHsc
include
include
class Base {
public:
virtual void vvfunc() {}
};
class Derived : public Base {};
using namespace std;
//typeid 运算符允许在运行时确定对象的类型。
int main() {
Derived* pd = new Derived;
Base* pb = pd;
cout << typeid( pb ).name() << endl; //prints "class Base *"
cout << typeid( *pb ).name() << endl; //prints "class Derived"
cout << typeid( pd ).name() << endl; //prints "class Derived *"
cout << typeid( *pd ).name() << endl; //prints "class Derived"
delete pd;
}
if constexpr
● 在普通代码中用 if constexpr 基本没有实际用途。
● if constexpr 是 C++17 引入的编译期条件判断语句。
它在编译时判断条件，如果条件为假，则不会对分支内的代码进行实例化
与模板的关系 在模板中，if constexpr 可以根据模板参数的类型或值，在编译期选择不同的代码路径
● 核心原理：编译时分支决策 编译时条件求值
if constexpr 的条件必须是编译时常量表达式（如 std::is_same_v<T, int>）。编译器在模板实例化或代码生成阶段直接计算条件值，而非运行时
● 分支代码选择性编译
○ 条件为 true：仅编译 if 分支的代码，else 分支（若有）被完全丢弃，不进行语法检查。
○ 条件为 false：仅编译 else 分支，if 分支代码被丢弃
特性 if constexpr 普通 if
条件求值时机 编译时 运行时
分支代码处理 仅编译匹配分支，丢弃其余 编译所有分支，运行时选择执行
语法检查范围 仅检查匹配分支 检查所有分支的语法合法性
适用场景 模板元编程、类型分发 运行时条件判断
无效代码安全性 丢弃分支可包含无效代码 所有分支必须语法合法
1.3 预计多大收益：CPU的分支预测是如何影响程序运行
● 性能优化利器之constexpr
● 消除分支预测失败开销
● 原理：传统 if 在运行时进行分支预测，失败时需清空流水线（约 10~20 周期开销）2。
● if constexpr 优势：在编译时丢弃未匹配分支，生成无分支跳转的代码，彻底避免预测失败17。
● 案例：在 LLVM 编译器中，模板元编程改用 if constexpr 后，解析器的吞吐量提升 12%~15%（测试数据基于 SPEC CPU 2017）
● 实际性能测试对比
测试场景 传统 if
/ SFINAE if constexpr 提升幅度
类型分发（百万次调用） 42 ms 29 ms 31%
JSON 解析（大文件） 78 MB/s 吞吐量 92 MB/s 吞吐量 18%
网络协议处理（小包） 4.2 μs/包 3.5 μs/包 17%
二、举例说明
把字符串变成整数
该函数利用模板和 if constexpr，实现了"根据目标类型自动选择合适的字符串转数值函数"。
只有支持的类型（int、long、long long、double）会被实例化
include
include
include <type_traits>
using namespace std;
template
T str_to_num(const std::string& s)
{
if constexpr (is_same_v<T, int>) {
return std::stoi(s);//如果转换成功的话，stoi函数将会把转换后的得到数字以int类型返回
} else if constexpr (is_same_v<T, long>) {
return std::stol(s);
} else if constexpr (is_same_v<T, long long>) {
return std::stoll(s); //long long stoll
} else if constexpr (is_same_v<T, double>) {
return std::stod(s);
}
}
//g++ 3_if.cpp -std=c++17
int main() {
std::string s4 = "3.14159";
double d = str_to_num (s4);
std::cout << "double: " << d << std::endl;
return 0;
}
2.2 序列化 不存在的字段对应类构造
案例：从谷歌事故报告看技术透明度：我们差的不是SRE，是承认问题的勇气 。配置一个空策略导致解析 null 这几张
业务人员：清楚 什么字段 对应什么类型。
template
bool JSONDecoder::decode_json(const char *name, T& val, JSONObj *obj, bool mandatory)
{
JSONObjIter iter = obj->find_first(name);
if (iter.end()) {
if (mandatory) {
std::string s = "missing mandatory field " + std::string(name);
throw err(s);
}
if constexpr (std::is_default_constructible_v ) {
val = T();
}
// 如果条件为 true，那么 {} 里面的代码 val = T(); 就会被编译。
return false;
}
保证了代码的健壮性：
它确保了即使 JSON 中缺少了某个可选字段，
你的变量也能被初始化为一个合理、确定的"空"状态，
而不是未定义的值。
在大型分布式系统如 Ceph、GlusterFS、分布式 KV 引擎（如 RocksDB）开发过程中，我们常常需要根据类型 T 的特性（是否可构造、可拷贝、可移动）来决定容器行为、初始化策略、内存对齐方式甚至 IO 缓冲区创建方式。
std::is_default_constructible 是 C++ 类型萃取（Type Traits）体系的一部分，它提供了一种在编译期判断类型是否支持默认构造的机制
template< class T >
inline constexpr bool is_default_constructible_v = is_default_constructible ::value;
三、CPU眼里的C/C++
使用到工具
● https://godbolt.org/
● 或者 gdb
3.1 编译期计算 什么含义
● const 与 constexpr 同样效果效果
int main() {
const int val = 1 + 2; //明确一数值
return 0;
}
上述代码汇编结果如下：
main:
push rbp
mov rbp, rsp
mov DWORD PTR [rbp-4], 3
mov eax, 0
pop rbp
ret
从上述汇编结果可以看出，在编译阶段就将val赋值成3，也就是说在编译阶段完成了求值操作
相反 普通的函数 求值过程将会延后至运行时候
constexpr int val = 1 + 2;//性能优化利器之constexpr
3.2 if constexpr 和 if 区别
三个 if 判断，最后编译代码后只有 1 个
基础回顾：c++代码生成的汇编代码
步骤 命令 等价命令 输出文件
预处理 cpp gcc -E .i, .ii
编译 cc1, cc1plus gcc -S .s
汇编 as gcc -c .o, .obj
链接 ld gcc 可执行文件
1 GCC编译C/C++的四个过程
gcc 是 GUN Compiler Collection的缩写。
预处理（pre-processing），E：插入头文件，替换宏，展开宏
gcc -E main.c -o main.i
编译（Compiling）S：编译成汇编
gcc -S main.i --o main.s
汇编（Assembling） c：编译成目标文件
gcc --c main.s --o main.o
链接 （Linking）：链接到库中，变成可执行文件
gcc main.o --o main
./main
也可以一次性完成:
gcc main.c --o main
g++ test.cpp -o test
objdump -d tes
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抬头看天：走暗路、耕瘦田、进窄门、见微光，
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● 目标：拿百万年 想进入一线大厂，但在C++学习和应用上存在瓶颈，渴望跨越最后一道坎。
● 现状：缺乏实战，渴望提升动手能力公司的项目不会重构，没有重新设计的机会，导致难以深入理解需求。
● 成为优秀完成任务，成为团队、公司都认可的核心骨干。优秀地完成任务= 高效能 + 高质量 + 可持续 + 可度量
低头走路：
● 一次专注做好一个小事。
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