bp-performance-optimization

前置检查

本 skill 是参考资料，不是工作流入口。

在应用本 skill 的优化规则前，必须确认：

1. 优化目标是否明确？

   • 具体要优化什么？延迟？吞吐？内存？
   • 当前数据是多少？目标是多少？
   • 如何测量和验证？

2. 是否已经定位瓶颈？

   • 有 profiling 数据吗？
   • 热点在哪里？

如果以上问题不清楚：

• 涉及代码修改 → 先走 workflow-code-generation Skill（它会引导需求澄清）
• 仅做分析 → 先与用户确认优化目标和当前数据

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核心理念

优化的本质是简化。 复杂的代码通常更大、更慢、更耗能。

方法论

| 阶段 | 要点 | |------|------| | 1. 定义目标 | 明确成功标准：延迟？吞吐？内存？功耗？ | | 2. 设计评估 | 糟糕的设计无法靠优化弥补 | | 3. Profile | 关注消耗指标（指令数、cache miss），不只是时间 | | 4. 算法优先 | 先优化数据结构和算法 | | 5. 应用规则 | 对热点应用具体优化规则 |

设计原则

| 原则 | 说明 | |------|------| | 简单直接 | 避免过度抽象；能删代码比加代码好 | | 连续优于分散 | vector/数组优于链表（cache 友好） | | 直接优于间接 | 减少指针追逐，每次间接访问都是潜在 cache miss | | 独占优于共享 | unique_ptr 无开销；shared_ptr 有原子操作开销 | | 扁平优于深层 | 避免复杂继承层次和虚函数派发 | | Early Binding | 把工作提前做一次，避免重复做多次 | | 模块化 | 清晰契约，允许局部替换而不改架构 |

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优化规则速查

Space-for-Time（空间换时间）

| 规则 | 说明 | |------|------| | Data Structure Augmentation | 添加冗余信息加速操作 | | Precomputation | 预计算并存储结果 | | Caching | 缓存频繁访问的数据 | | Lazy Evaluation | 延迟计算直到真正需要 |

详见 reference/space-for-time.md

Time-for-Space（时间换空间）

| 规则 | 说明 | |------|------| | Packing | 紧凑存储减少内存占用 | | Overlaying | 复用内存空间 | | Interpreters | 用解释器压缩程序表示 |

详见 reference/time-for-space.md

Loop Rules（循环优化）

| 规则 | 说明 | |------|------| | Code Motion | 将循环不变量移出循环 | | Combining Tests | 合并测试条件，使用哨兵 | | Loop Unrolling | 展开循环减少迭代开销 | | Loop Fusion | 合并相同范围的循环 |

详见 reference/loop-rules.md

Logic Rules（逻辑优化）

| 规则 | 说明 | |------|------| | Algebraic Identities | 用等价的更廉价表达式替换 | | Short-Circuiting | 提前终止求值 | | Reordering Tests | 廉价/常成功的测试放前面 | | Precompute Logical Functions | 查表替代逻辑计算 |

详见 reference/logic-rules.md

Procedure Rules（过程优化）

| 规则 | 说明 | |------|------| | Inlining | 内联展开减少调用开销 | | Exploit Common Cases | 快速路径处理常见情况 | | Tail Recursion Removal | 尾递归转循环 | | Parallelism | 利用硬件并行能力 |

详见 reference/procedure-rules.md

Expression Rules（表达式优化）

| 规则 | 说明 | |------|------| | Compile-Time Initialization | 编译期初始化 | | Strength Reduction | 用廉价操作替代昂贵操作 | | Common Subexpression Elimination | 消除公共子表达式 | | Word Parallelism | 利用字宽并行（位操作） |

详见 reference/expression-rules.md

Cache & Memory（缓存和内存）

| 规则 | 说明 | |------|------| | AoS → SoA | 单字段扫描时结构体数组转数组结构体 | | Loop Tiling | 分块处理，使工作集 fit 进 cache | | False Sharing | 多线程变量对齐到不同 cache line | | Arena/Pool | 批量分配，避免频繁 malloc |

详见 reference/cache-and-memory.md

Modern C++ Tricks

| 规则 | 说明 | |------|------| | string_view/span | 避免拷贝，零开销抽象 | | Branchless | 减少分支预测失败惩罚 | | CRTP | 静态多态替代虚函数 | | Sharded Lock | 分片锁减少竞争 |

详见 reference/modern-cpp-tricks.md

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Code Review 检查清单

设计层面：

• [ ] 数据结构是否连续紧凑？
• [ ] 是否有不必要的抽象层或间接访问？
• [ ] 关键路径是否简单直接？

实现层面：

• [ ] 循环不变量是否已移出？
• [ ] 是否有可预计算的值？
• [ ] 测试条件顺序是否最优？
• [ ] 是否存在重复计算？