編寫高效的代碼有兩個條件：選擇好的算法和數據結構，編寫編譯器能夠優化以轉換成高效可執行的代碼。前者是基礎和前提，即使後者做的足夠好，但是選用了錯誤的算法和數據結構，優化也不起作用，這個一點要搞清楚。本文的內容的側重於後者。
1 計算機系統架構
L1和L2位於CPU芯片上，L3被各個CPU共享。由於成本的考慮，L3，L2，L1的大小依次遞減。以INTEL XEON E7-8891V2爲例，L3 ：37.5 MB，L2 ：2.5 MB，L1 ：640 KB。
2 各種存儲的速度比
|
|
寄存器 |
|
L1 | 10-13 |
L2 | 10-12 |
L3 | 10-11 |
內存 | 10-10 |
磁盤 | 10-3 |
從上表中可以看出，內存比磁盤快1000萬倍。
3 進程的內存分佈
共享映射庫的起始地址是0x40000000(1G)，BSS: 未初始化的全局變量。
4 函數調用的開銷
ebp寄存器指向當前幀的棧底，esp寄存器指向當前幀的棧頂。函數被調用時，都會生成一個新的幀。返回地址：函數調用返回調用者後，待執行的代碼的地址。在調用函數之前，調用者在自己的棧內構造參數。緩衝區溢出攻擊的原理：覆蓋被保存的ebp和返回地址，執行攻擊者指定的函數。
5 代碼優化
編寫高效的代碼有兩個步驟：選擇好的算法和數據結構，編寫編譯器能夠優化以轉換成高效可執行的代碼。第一個步驟是前提。即使第二部做的足夠好，但是選用了錯誤的算法和數據結構，優化也不起作用。本小節後續的優化措施指的是後者。
5.1 函數調用和系統調用
（1） 從第四小節可以看出，函數調用的開銷不菲。所以在調用次數非常高的函數內，儘量少的使用函數，特別是小函數。
（2） 儘量把循環內部的函數調用移到循環外部。
帶來的副作用損害了代碼的可讀性，可維護性。
系統調用的的開銷：
1，段的切換。
2，當前數據、指令預取隊列的刷新和重建。
3，數據複製。5.2 利用內存局部性原理
時間局部性：如果數據被訪問，則不久之後該數據可能被再次訪問。
空間局部性：如果某個存儲單元被訪問，則不久之後附近的存儲單元也會被訪問。
例:沒有利用空間局部性的代碼
for(i=0;i<M;i++)
for(j=0;j<N;j++)
sum += a[j][i];例:利用空間局部性的代碼
for(i=0;i<M;i++)
for(j=0;j<N;j++)
sum += a[i][j];重複利用同一變量有良好的時間局部性。
5.3 適應CPU的指令流水線
執行指令的基本流程：
1 從內存讀取指令到L1
2 對L1中的指令譯碼
3 執行單元執行指令
現代的CPU進行分支預測，在指令高速緩存區形成一個指令流水線，如果預測失敗，需要重新從內存讀取指令，譯碼形成一個新的指令流水線，對CPU而言，操作內存的開銷非常大（2個數量級的差別），所以代價非常高。
優化措施：
（1） 儘量減少分支
儘量不用if/else switch。用switch代替if/else，因爲跳轉指令更少。
經過測試if 和?:的彙編代碼是一樣的，所以性能也一樣。
（2 ）減少小循環，因爲循環裏面有跳轉指令
（3）減少函數調用