本文是我在阅读文献或者代码中，关于编译优化的一些简单笔记。

RVO：即Return Value Optimization，返回值优化。举个简单的例子如下，理论上会有3次关于T类型对象的构造（具体哪三次自己思考）。RVO的作用是避免了第一次和第二次开销，使其直接在外层对t变量进行构造。rvo explanation

T f(){
    //...
    return T(/*ctor parameters*/);
}
T t = f();

-O0和-O2：如何判断一份可执行文件是-O0编译还是-O2编译？一个简单的做法是观察class的短成员函数是否被inline展开。

$ ### nm的作用是列出可执行文件的所有符号，
$ ### c++filt的作用是列出符号的demangled name
$ nm ./a.out | grep <函数名> | c++filt

ABI：即Application Binary Interface，ABI对于shared library来说是非常关键的，而这里所指的ABI，其重点是：对于某个shared library进行升级之后，如果某个使用了该共享库的可执行文件不重新编译，其执行逻辑是否会受到影响。

对于动态库的升级，ABI兼容是必须要考虑的！举个例子，linux的open系统调用，第二个参数可以输入3种宏名，O_RDONLY, O_WRONLY, O_RDWR，但奇怪的是，O_RDWR和O_RDONLY | O_WRONLY并不相等。显然，将其改为相等是更符合直觉的，但为什么不这样做呢？由于围绕内核外部的可执行文件都是以宏名作为入参，那么改变宏的数值看似不会对可执行文件造成影响。但实际上不可以，因为ABI不兼容了，假如把宏的数值修改了，并发布了新的版本，如果把内核看作是一个动态库，此时可执行文件实际上还是基于动态库的旧的说明方法去实现的（也就是说，之前编译好的可执行文件是没有宏名的，都被替换了，变成了数值），故程序的执行逻辑就会完全不一样。

如何判断对于动态库某个改动是否是ABI兼容的？核心就是：这个改动是否和动态库的实际使用方法兼容。所谓的实际使用方法指的是，其他的可执行文件实际上是基于动态库的旧的头文件编译生成的，即使动态库已经升级了。

虚函数机制的一大缺陷就是，以其为基础制作的interface class一旦发布（shared library），基本上就与ABI兼容无缘了，后续很难再去修改。所以，如果是编写C++动态库，一般情况下都要避免使用虚函数作为库的接口。

为什么虚函数有这样的缺陷？根本原因就在于调用虚函数的本质是通过vtb_ptr加上offset的方式进行调用。假如有一个动态库，其interface class的接口函数通过虚函数实现，那么使用这个动态库的可执行文件会以各个虚函数在虚函数表中的偏移来调用对应的函数。现在，如果我们对这个动态库进行了升级，在其中加入了一些新的虚函数，那么各个虚函数的offset就很有可能会发生改变，故，之前已经编译好的可执行文件，通过原先的offset去使用升级之后的动态库的话，其执行行为就很难控制了。

Pimpl：各类场景下，提升ABI兼容性各有各的方法，但最万能的应该是Pimpl了。所谓Pimpl指的是，头文件中暴露出的interface class，是只包含non-virtual function和指针（无论是裸指针还是智能指针）的class。class中的指针指向实际的implementation class。因为interface class不包含虚函数，所以它的尺寸，以及函数调用都是固定下来的，不会因为版本升级就造成不同。interface class充当了客户代码和implementation代码的一个转发器，虽然增加了一定的开销，但是保持了良好的ABI兼容性，并且指的一提的是，因为客户代码不会直接接触到实现代码，所以隔离度增加，也加快了编译速度。

虚函数执行更慢：一部分原因在于，执行虚函数需要先通过virtual table进行跳转，这额外增添了一个中间步骤。但根本原因还是在于：编译器无法得知调用虚函数时，到底执行的哪一个函数，因此它无法去执行一些优化措施，相反，编译器会生成很多其实没什么意义的指令。这才是虚函数执行更慢的根本原因。当一个函数内部的分支（if-else, switch)太多时，函数执行也会变慢，其原因和虚函数是一致的。In C++ why and how are virtual functions slower? - Software Engineering Stack Exchange

分支预测：尽量避免一些依赖于变量值的分支代码，因为这会让分支预测变的很困难。系统的分支预测都是基于之前的历史信息，而如果历史信息没有模式可言的话，分支预测就没什么意义了。
java - Why is processing a sorted array faster than processing an unsorted array? - Stack Overflow
Branch Prediction - Fundamentals Every Programmer Need Not Know – Yet Another Technical Blog