极客教程

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C++ 性能剖析演示 ​

用 perf 剖析一个制造了三个典型 C++ 热点的程序，展示从"函数级"到"行级"的定位流程。

文件 ​

文件作用
hotspot.cpp三个可辨识热点：虚函数派发（vtable 间接跳转）、std::string 反复拼接、unordered_map 查找

构建与运行 ​

bash
make hotspot   # g++ -O2 -g -fno-omit-frame-pointer
make perf      # perf record + perf report
make report    # perf annotate 行级热点

服务器 perf 权限注意：/proc/sys/kernel/perf_event_paranoid 为 -1 时普通用户即可采样；若为 2 或更高，需 sudo sysctl kernel.perf_event_paranoid=-1 或 root 运行。

实测数据（2026-08-27，AMD EPYC 7K62 / GCC 10.2.1 / 内核 3.10） ​

perf report（431 samples，cpu-clock） ​

76.10%  __libc_start_main
   |--41.07%--map_work        （unordered_map 查找，远超直觉预期）
   |--8.82%--string_work      （string 拼接）
   |--8.12%--virtual_work     （虚函数派发，被 -O2 去虚化压低）

程序本意是三个热点各占 50% / 20% / 30%，实测却是 41% / 8.8% / 8.1%——编译器优化完全改变了性能画像：-O2 下 virtual_work 的虚函数调用被去虚化（devirtualization）成直接调用，占比跌到 8%；而 unordered_map 的哈希与桶遍历没法被优化，反超成为最大热点。

perf annotate（行级） ​

perf annotate 能精确到源文件行（-g 编译保留行号），展示每一行汇编对应的采样占比，定位到热点所在的循环体。

教学结论 ​

  1. 别猜，测：直觉认为虚函数最贵，实测哈希查找最贵。
  2. 符号是命根：编译必须 -g -fno-omit-frame-pointer，否则火焰图全是问号。
  3. 优化级别改变画像：同一份代码 -O0 与 -O2 的热点分布可能完全不同。

复现 ​

bash
scp -r demos/cpp-expert/perf-profiling-cpp/ chzhuo@<server>:~/perf_demo/
ssh chzhuo@<server> "bash ~/perf_demo/run-remote.sh"