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内容大纲
本书详细阐述了与C++高性能编程相关的基本解决方案，主要包括性能和并发性简介，性能测量，CPU架构、资源和性能，内存架构和性能，线程、内存和并发，并发和性能，并发数据结构，C++中的并发，高性能C++，C++中的编译器优化，未定义行为和性能，性能设计等内容。此外，本书还提供了相应的示例、代码，以帮助读者进一步理解相关方案的实现过程。
本书适合作为高等院校计算机及相关专业的教材和教学参考书，也可作为相关开发人员的自学用书和参考手册。 -
作者介绍
费多尔·G.皮克斯是Siemens Digital Industries Software(西门子数字工业软件公司)Mentor IC部门的首席工程科学家，负责Calibre产品的长期技术方向、软件的设计和架构，以及新软件技术的研究。他曾是Google的高级软件工程师和Mentor Graphics的首席软件架构师。 Fedor是公认的高性能计算和C++专家。他曾在CPPCon、SD West、DesignCon和软件开发期刊上发表过作品，是O’Reilly出版社的作者。Fedor拥有超过25项专利，以及100多篇有关物理学、EDA、软件设计和C++的论文和会议报告。 -
目录
第1篇 性能基础
第1章 性能和并发性简介
1.1 程序员要关注性能的原因
1.2 有关性能重要性的解释
1.3 程序性能
1.3.1 吞吐量指标
1.3.2 功耗指标
1.3.3 实时应用性能
1.3.4 上下文环境
1.4 评估和预测性能
1.5 精通高性能应用程序开发
1.6 小结
1.7 思考题
第2章 性能测量
2.1 技术要求
2.2 性能测量示例
2.3 性能基准测试
2.3.1 C++计时器
2.3.2 高分辨率计时器
2.4 性能分析
2.4.1 perf性能分析器
2.4.2 使用perf 进行详细性能分析
2.4.3 Google Performance性能分析器
2.4.4 使用调用图进行性能分析
2.4.5 优化和内联
2.4.6 实际性能分析
2.5 微基准测试
2.5.1 微基准测试的基础知识
2.5.2 微基准测试和编译器优化
2.5.3 Google Benchmark
2.5.4 微基准测试是谎言
2.6 小结
2.7 思考题
第3章 CPU架构、资源和性能
3.1 技术要求
3.2 CPU和性能
3.3 使用微基准测试性能
3.4 可视化指令级并行性
3.5 数据依赖和流水线
3.6 流水线和分支
3.6.1 分支预测
3.6.2 分支预测错误的性能分析
3.7 推测执行
3.8 复杂条件的优化
3.9 无分支计算
3.9.1 循环展开
3.9.2 无分支选择
3.9.3 无分支计算示例
3.10 小结
3.11 思考题
第4章 内存架构和性能
4.1 技术要求
4.2 影响性能的不止CPU
4.3 测量内存访问速度
4.3.1 内存架构
4.3.2 测量内存和缓存速度
4.4 内存的速度：数字
4.4.1 随机内存访问速度
4.4.2 顺序内存访问速度
4.4.3 硬件中的内存性能优化
4.5 优化内存性能
4.5.1 高效使用内存的数据结构
4.5.2 分析内存性能
4.5.3 优化内存性能的算法
4.6 机器里的“幽灵”
4.6.1 关于Spectre
4.6.2 Spectre攻击示例
4.6.3 释放“幽灵”
4.7 小结
4.8 思考题
第5章 线程、内存和并发
5.1 技术要求
5.2 理解线程和并发
5.2.1 关于线程
5.2.2 对称多线程
5.2.3 线程和内存
5.2.4 内存受限程序和并发
5.3 了解内存同步的成本
5.4 数据共享成本高昂的原因
5.5 了解并发和顺序
5.5.1 顺序的需要
5.5.2 内存顺序和内存屏障
5.5.3 C++中的内存顺序
5.6 内存模型
5.7 小结
5.8 思考题
第2篇 并发的高级应用
第6章 并发和性能
6.1 技术要求
6.2 高效使用并发需要的条件
6.3 锁、替代品及其性能
6.3.1 基于锁、无锁和无等待的程序
6.3.2 针对不同问题的不同锁
6.3.3 锁与无锁的真正区别
6.4 并发编程的构建块
6.4.1 并发数据结构的基础知识
6.4.2 计数器和累加器
6.4.3 发布协议
6.5 并发编程的智能指针
6.5.1 发布指针
6.5.2 原子共享指针
6.6 小结
6.7 思考题
第7章 并发数据结构
7.1 技术要求
7.2 关于线程安全数据结构
7.2.1 最好的线程安全性
7.2.2 真正的线程安全性
7.3 线程安全栈
7.3.1 线程安全的接口设计
7.3.2 互斥锁保护的数据结构的性能
7.3.3 不同用途的性能要求
7.3.4 有关栈性能的细节讨论
7.3.5 同步方案的性能估计
7.3.6 无锁栈
7.4 线程安全队列
7.4.1 无锁队列
7.4.2 非顺序一致的数据结构
7.4.3 并发数据结构的内存管理
7.5 线程安全列表
7.5.1 列表的挑战
7.5.2 无锁列表
7.6 小结
7.7 思考题
第8章 C++中的并发
8.1 技术要求
8.2 C++11中的并发支持
8.3 C++17中的并发支持
8.4 C++20中的并发支持
8.4.1 协程的基础知识
8.4.2 协程C++语法
8.4.3 协程示例
8.5 小结
8.6 思考题
第3篇 设计和编写高性能程序
第9章 高性能C++
9.1 技术要求
9.2 关于编程语言的效率
9.3 不必要的复制
9.3.1 复制和参数传递
9.3.2 将复制作为一种实现技术
9.3.3 复制以存储数据
9.3.4 复制返回值
9.3.5 使用指针避免复制
9.3.6 避免不必要的复制
9.4 低效的内存管理
9.4.1 不必要的内存分配
9.4.2 并发程序中的内存管理
9.4.3 避免内存碎片
9.5 条件执行的优化
9.6 小结
9.7 思考题
第10章 C++中的编译器优化
10.1 技术要求
10.2 编译器优化代码
10.2.1 有关编译器优化的基础知识
10.2.2 函数内联
10.2.3 编译器真正知道的东西
10.2.4 将运行时信息转换为编译时信息
10.3 小结
10.4 思考题
第11章 未定义行为和性能
11.1 技术要求
11.2 关于未定义行为
11.3 产生未定义行为的缘由
11.4 未定义行为和C++优化
11.5 使用未定义行为进行高效设计
11.6 小结
11.7 思考题
第12章 性能设计
12.1 技术要求
12.2 设计与性能之间的相互作用
12.3 着眼于性能的设计
12.3.1 最小信息原则
12.3.2 最大信息原则
12.4 API设计注意事项
12.4.1 有关并发的API设计
12.4.2 复制和发送数据
12.5 优化数据访问的设计
12.6 性能权衡
12.6.1 接口设计
12.6.2 组件设计
12.6.3 错误和未定义的行为
12.7 做出明智的设计决策
12.8 小结
12.9 思考题
附录 思考题解答
第1章 性能和并发性简介
第2章 性能测量
第3章 CPU架构、资源和性能
第4章 内存架构和性能
第5章 线程、内存和并发
第6章 并发和性能
第7章 并发数据结构
第8章 C++中的并发
第9章 高性能C++
第10章 C++中的编译器优化
第11章 未定义行为和性能
第12章 性能设计
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