阿里P7，竟问这么简单的题目？

今天面试阿里后端开发，

● 面试官提问：谈谈你对 const 理解

● 我这样回答的： const 仅仅表示变量不能修改，太简答了，我早就知道了。

● 面试官回复：你觉得 这样能面过 P7 ，百万年薪岗位吗。

痛定思痛，今天，聊聊比较重要性能优化的思路：

● 编译期优化

● 从 cpu 角度理解 编译期优化

一. 在项目中带来什么收益,why

1.1 编译期计算

● 所有比较在编译期完成，零运行时开销。

● 例如 if constexpr std::is_same_v （先别走看，不同特性，有着同样原理）

● 更多阅读 CppCon 2014

CppCon 2014: Walter E. Brown "Modern Template Metaprogramming: A Compendium, Part I

1.2 为什么能带来这样收益，第一性原理或者核心实现原理 是什么？

std::is_same_v 是 C++17 引入的编译期类型比较工具，

用于判断两个类型是否严格相同。

if T and U name the same type (taking into account const/volatile qualifications),

provides the member constant value equal to true. Otherwise value is false.

● 具备内部实现先不考虑

● is_same_v 是 is_same<T, U>::value 的简写：

template <typename T, typename U>

inline constexpr bool is_same_v = is_same<T, U>::value;

其底层基于模板元编程中的偏特化机制实现：

与 typeid 的对比

特性 std::is_same_v typeid

比较阶段 编译期 运行时

多态类型 静态类型 动态类型（可能派发到派生类）

性能影响 零开销 RTTI 开销

适用场景 模板元编程、静态检查 运行时类型识别、调试

typeid 运算符

// expre_typeid_Operator.cpp

// compile with: /GR /EHsc

include

include

class Base {

public:

virtual void vvfunc() {}

};

class Derived : public Base {};

using namespace std;

//typeid 运算符允许在运行时确定对象的类型。

int main() {

Derived* pd = new Derived;

Base* pb = pd;

cout << typeid( pb ).name() << endl; //prints "class Base *"

cout << typeid( *pb ).name() << endl; //prints "class Derived"

cout << typeid( pd ).name() << endl; //prints "class Derived *"

cout << typeid( *pd ).name() << endl; //prints "class Derived"

delete pd;

}

if constexpr

● 在普通代码中用 if constexpr 基本没有实际用途。

● if constexpr 是 C++17 引入的编译期条件判断语句。

它在编译时判断条件，如果条件为假，则不会对分支内的代码进行实例化

与模板的关系 在模板中，if constexpr 可以根据模板参数的类型或值，在编译期选择不同的代码路径

● 核心原理：编译时分支决策 编译时条件求值

if constexpr 的条件必须是编译时常量表达式（如 std::is_same_v<T, int>）。编译器在模板实例化或代码生成阶段直接计算条件值，而非运行时

● 分支代码选择性编译

○ 条件为 true：仅编译 if 分支的代码，else 分支（若有）被完全丢弃，不进行语法检查。

○ 条件为 false：仅编译 else 分支，if 分支代码被丢弃

特性 if constexpr 普通 if

条件求值时机 编译时 运行时

分支代码处理 仅编译匹配分支，丢弃其余 编译所有分支，运行时选择执行

语法检查范围 仅检查匹配分支 检查所有分支的语法合法性

适用场景 模板元编程、类型分发 运行时条件判断

无效代码安全性 丢弃分支可包含无效代码 所有分支必须语法合法

1.3 预计多大收益：CPU的分支预测是如何影响程序运行

● 性能优化利器之constexpr

● 消除分支预测失败开销

● 原理：传统 if 在运行时进行分支预测，失败时需清空流水线（约 10~20 周期开销）2。

● if constexpr 优势：在编译时丢弃未匹配分支，生成无分支跳转的代码，彻底避免预测失败17。

● 案例：在 LLVM 编译器中，模板元编程改用 if constexpr 后，解析器的吞吐量提升 12%~15%（测试数据基于 SPEC CPU 2017）

● 实际性能测试对比

测试场景 传统 if

/ SFINAE if constexpr 提升幅度

类型分发（百万次调用） 42 ms 29 ms 31%

JSON 解析（大文件） 78 MB/s 吞吐量 92 MB/s 吞吐量 18%

网络协议处理（小包） 4.2 μs/包 3.5 μs/包 17%

二、举例说明

把字符串变成整数

该函数利用模板和 if constexpr，实现了“根据目标类型自动选择合适的字符串转数值函数”。

只有支持的类型（int、long、long long、double）会被实例化

include

include

include <type_traits>

using namespace std;

template

T str_to_num(const std::string& s)

{

if constexpr (is_same_v<T, int>) {

return std::stoi(s);//如果转换成功的话，stoi函数将会把转换后的得到数字以int类型返回

} else if constexpr (is_same_v<T, long>) {

return std::stol(s);

} else if constexpr (is_same_v<T, long long>) {

return std::stoll(s); //long long stoll

} else if constexpr (is_same_v<T, double>) {

return std::stod(s);

}

}

//g++ 3_if.cpp -std=c++17

int main() {

std::string s4 = "3.14159";

double d = str_to_num(s4);

std::cout << "double: " << d << std::endl;

return 0;

}

2.2 序列化 不存在的字段对应类构造

案例：从谷歌事故报告看技术透明度：我们差的不是SRE，是承认问题的勇气 。配置一个空策略导致解析 null 这几张

业务人员：清楚 什么字段 对应什么类型。

template

bool JSONDecoder::decode_json(const char *name, T& val, JSONObj *obj, bool mandatory)

{

JSONObjIter iter = obj->find_first(name);

if (iter.end()) {

if (mandatory) {

std::string s = "missing mandatory field " + std::string(name);

throw err(s);

}

if constexpr (std::is_default_constructible_v) {

val = T();

}

// 如果条件为 true，那么 {} 里面的代码 val = T(); 就会被编译。

return false;

}

保证了代码的健壮性：

它确保了即使 JSON 中缺少了某个可选字段，

你的变量也能被初始化为一个合理、确定的"空"状态，

而不是未定义的值。

在大型分布式系统如 Ceph、GlusterFS、分布式 KV 引擎（如 RocksDB）开发过程中，我们常常需要根据类型 T 的特性（是否可构造、可拷贝、可移动）来决定容器行为、初始化策略、内存对齐方式甚至 IO 缓冲区创建方式。

std::is_default_constructible 是 C++ 类型萃取（Type Traits）体系的一部分，它提供了一种在编译期判断类型是否支持默认构造的机制

template< class T >

inline constexpr bool is_default_constructible_v = is_default_constructible::value;

三、CPU眼里的C/C++

使用到工具

● https://godbolt.org/

● 或者 gdb

3.1 编译期计算 什么含义

● const 与 constexpr 同样效果效果

int main() {

const int val = 1 + 2; //明确一数值

return 0;

}

上述代码汇编结果如下：

main:

push rbp

mov rbp, rsp

mov DWORD PTR [rbp-4], 3

mov eax, 0

pop rbp

ret

从上述汇编结果可以看出，在编译阶段就将val赋值成3，也就是说在编译阶段完成了求值操作

相反 普通的函数 求值过程将会延后至运行时候

constexpr int val = 1 + 2;//性能优化利器之constexpr

3.2 if constexpr 和 if 区别

三个 if 判断，最后编译代码后只有 1 个

基础回顾：c++代码生成的汇编代码

步骤 命令 等价命令 输出文件

预处理 cpp gcc -E .i, .ii

编译 cc1, cc1plus gcc -S .s

汇编 as gcc -c .o, .obj

链接 ld gcc 可执行文件

1 GCC编译C/C++的四个过程

gcc 是 GUN Compiler Collection的缩写。

预处理（pre-processing），E：插入头文件，替换宏，展开宏

gcc -E main.c -o main.i

编译（Compiling）S：编译成汇编

gcc -S main.i –o main.s

汇编（Assembling） c：编译成目标文件

gcc –c main.s –o main.o

链接 （Linking）：链接到库中，变成可执行文件

gcc main.o –o main

./main

也可以一次性完成:

gcc main.c –o main

g++ test.cpp -o test

objdump -d tes

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抬头看天：走暗路、耕瘦田、进窄门、见微光，

● 我要通过技术拿到百万年薪P7职务，别人投入时间完成任务，别人采取措施解决问题了，不要不贪别人功劳，

● 但是不要给自己这样假设：别人完成就等着自己完成了，大家一个集团，一个公司，分工不同，不，这个懒惰表现，这个逃避问题表现，

● 别人不这么假设，至少kpi上不会写成自己的，至少晋升不是你，裁员淘汰是，你的整个公司ceo，整个部门总裁，整个领导不帮助一下的，他们不这么想 ，你什么没做，战略是别人10年一点带你研究的多难，项目拆分别人10年完成多少问题，项目实现10年安排组织一点点完成多少bug，多少代码，是不要给自己这样假设：你等了看了观察10年什么做 ，0 贡献，

● 但是不要给自己这样假设，别人全部市场，别人全部市场，别人占据全部客户，一切重要无比，你太差，太才，思考不行，沟通不行，认知不行，去tmd，给别人丢脸。这个方面我无法控制，在这方面经历任何问题应该的。

● 我控制 的事情是 我必须亲自了解行业遇到难题，了解有什么需求，行业解决方案，我可以从三万英尺看问题，像周围人学习，像免费公开英文资料学习，从模仿开始。然后免费公开。我要通过技术拿到百万年薪P7职务，我必须糊涂混沌中走出来

● 目标：拿百万年 想进入一线大厂，但在C++学习和应用上存在瓶颈，渴望跨越最后一道坎。

● 现状：缺乏实战，渴望提升动手能力公司的项目不会重构，没有重新设计的机会，导致难以深入理解需求。

● 成为优秀完成任务，成为团队、公司都认可的核心骨干。优秀地完成任务= 高效能 + 高质量 + 可持续 + 可度量

低头走路：

● 一次专注做好一个小事。

● 不扫一屋 何以扫天下，让自己早睡，早起，锻炼身体，刷牙保持个人卫生，多喝水 ，表达清楚 基本事情做好。

● 我控制 的事情是 我通过写自己代码拿到百万收益。代码就是杠杆，我必须创造可以运行在2c2g云主机小而美产品出来（服务普通人），而不是运行构建至少10台64cpu 300g内存物理机大而全项目（领航者，超越其他产品，出货全球N1，这个还是有停留有限斗争游戏，为top 10人企业服务）我必须糊涂混沌中走出来