哥们儿，今天咱们聊聊C语言这块儿的 runtime 优化。这不是啥高大上的理论，就是我这些年摸爬滚打，遇到各种奇葩性能问题，一点点抠出来的经验。你要问我为啥会琢磨这玩意儿？说起来也是一肚子苦水。
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那会儿我刚出来混没几年，接了个项目，要给一个老旧的工控机写一套数据采集和处理的程序。那机器配置低得可怜，内存就那么点儿，CPU更是慢得能急死人。我当时年轻气盛，觉得C语言嘛不就是快吗？甩手就敲了一堆代码，结果一跑起来，卡得跟老牛拉破车似的，数据根本处理不过来，任务经常超时。领导脸都绿了，说再这么下去，项目要黄。
我当时就懵了，反复检查算法，逻辑上没毛病，都尽可能地用高效的算法了。可就是慢。那段时间我真是抓耳挠腮，晚上做梦都是程序卡死的画面。后来没办法，就想着从C语言它自己底层怎么跑这块儿下手，开始一点点啃。
内存分配这块儿，真的能把你搞崩溃
我最开始发现问题最大的，就是内存分配和释放。你想，一个程序要不停地接收数据，处理完再把处理结果吐出去，这个过程中，数据块会频繁地创建、销毁。我当时很自然地就用了malloc和free。觉得标准库的嘛肯定没问题。
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刚开始我就
malloc、free乱用。 每来一块数据就malloc，处理完就free。结果发现一堆系统调用，光是请求内存，系统就得忙活半天。特别是小块内存频繁申请释放，那碎片化也是一绝，内存利用率低得要死，然后又触发操作系统内存管理机制，又是一通折腾。 -
后来我学乖了，自己搞了个内存池。 具体咋弄的？我就在程序启动的时候，一口气向系统要一大块内存，比如几兆字节，然后我自己写了一套简单的分配器和回收器。有点像池子的感觉，要用就从池子里捞一个，用完就还回去，不直接还给系统。我就是维护一个链表，记录哪些块是空的，要用的时候就找到一个空的，标上已占用，给出去。释放的时候就标上空闲，加回链表。这种方式，
malloc和free的系统调用次数就大大减少了，基本就启动时一次大的malloc。这一下子，程序的响应速度直接上去了，肉眼可见的快！
循环和数据访问，别以为它没讲究
解决了内存分配这大头，程序是快了一截，但还是不够理想。我拿着那个老掉牙的分析工具一跑，发现有些循环还是占了大头时间。我就纳闷了，循环不就是for、while吗，还能有啥优化？
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数据访问模式不对，缓存它就不理你。 后来才知道，CPU里面有缓存这玩意儿。你访问数据要是跳来跳去，没规律，CPU缓存就老是失效，每次都要去主内存里捞数据，那可就慢了。我之前好多代码，处理二维数组的时候，喜欢按列访问，比如
array[j][i]这种。后来我硬是把数据结构和访问顺序调过来，改成array[i][j]，让它能一块一块地连续访问内存，这样CPU缓存就能好好工作了。 -
小循环里头别干太多事。 有时候一个小循环里头，我写了一堆复杂的计算或者函数调用。后来发现，编译器对这些小循环有自己的优化手段，比如循环展开（loop unrolling）。就是把循环体复制几遍，减少循环判断的次数。我手动试着把一些小循环展开了，或者把循环体里头的一些函数调用直接内联（inline）掉，性能又涨了一波。虽然代码是长了点，但运行时确实快。
函数调用和标准库的小心机
我以前写代码，喜欢把功能拆得很细，一个一个的小函数，觉得这样清晰明了。可后来发现，频繁地调用这些小函数，尤其是那些只有一两行代码的，也会有开销。
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短小的函数，能内联就内联。 函数调用本身也是有开销的，要压栈、出栈、保存寄存器啥的。那些特别短，被调用又特别频繁的函数，我都会加上
inline关键字，告诉编译器，你小子直接把这函数的代码塞到调用它的地方去，别瞎搞函数调用了。这只是个建议，编译器不一定听你的，但大部分情况，编译器还是挺聪明的。 -
标准库里的“快手”。 我还发现，好多我自己写的字符串拷贝、内存清零啥的，远不如标准库里的
memcpy、memset快。为因为标准库里的这些函数，都是用汇编或者针对特定CPU做了高度优化的。我自己傻乎乎地写循环一个字节一个字节地拷贝，肯定拼不过人家。所以后来凡是这种基础操作，我都优先用标准库里优化过的函数，能省不少事儿。
就这么一点点抠，一点点试，程序终于跑顺畅了，任务再也没超时。那会儿我才明白，写C语言，不光要懂算法，还得懂点CPU、内存这些“硬件”的脾气。每次性能上去了，心里那个成就感，真是比啥都强。这些小技巧，都是当年摸着石头过河，一步一个脚印踩出来的。希望对你也有用。