C 性能指南（v0）
少一点无谓分配，少一点意外 I/O 卡顿。
范围：C11 / C17。 文中顺带提到的 C++ 备注仅在同一模式适用时成立（例如循环里的
new仍是分配器开销）。加速数字会标明本地 bench、上游来源，或标为暂定。语料库残留计数是 lint 命中次数，不是墙钟耗时节省。配套：
cperf-lint/—— 十二条行窗规则（见 Lint 对照表）。已在 quickjs、lua、gcc（稀疏）以及 sqlitesrc/上跑过（2026-10-21 Asia/Shanghai）。该次运行未覆盖较晚的 hint 规则；见 corpus.md。语料树未 vendored。
先在真实负载上测量（perf、cachegrind；ASan 找 bug，不是测速）。当 lint 打在引擎或编译器代码上时，先确认调用是调试、代码生成，还是有意的 CLI I/O，再改。
目录
0. 范围与方法
进攻顺序（与共享 XPerf playbook 相同）：
- 设计 / 批处理 —— 把网络、磁盘、内存、CPU 摊到批次上。
- 分配形态 —— arena、池、容量倍增（§1）。
- 热路径 I/O —— 稳态循环里不要放
printf/fprintf（§2）。 - 布局 / 编译器 —— SoA、
restrict、LTO：先测；错误的restrict是 UB。 - 验证 —— 计数器与 sanitizer（§3）。
机器侧论断应简要记录编译器、-O 级别和 CPU。cp-alloc-hot、cp-realloc-grow-one 与 cp-printf-hot 在 evidence/ 下提供 JSONL 微基准（见 evidence-policy.md）；examples/ 下其余示例仍是模式演示（cc -std=c17 -O2）。
来源：XPerf playbook · corpus.md
1. 分配
1.1 热路径 malloc / calloc
紧循环里的 malloc / free 会付分配器开销、可能碎片化，并给每次迭代加上失败路径。优先：
| 模式 | 何时 |
|---|---|
| Arena（bump 指针；一次性释放 / 重置） | 同一生命周期：请求、帧、解析、批次 |
| 按尺寸分级的池 | 大量等长对象；检出 / 归还 |
| 栈 / VLA / 固定缓冲 | 上界已知且小；生命周期嵌在调用方内 |
| 提到循环外 | 跨迭代复用同一缓冲 |
见 examples/m01_arena.c。
Lint：cp-alloc-hot —— for / while / do 体内的 malloc / calloc / realloc（花括号深度启发式）。
实测证据（error 档）： evidence/cp-alloc-hot.md · cp-alloc-hot.jsonl —— cc -std=c11 -O2（Debian gcc 14.2.0），每轮 malloc+free 对比 arena bump 约 10.8×（N=2e5，9 次中位数）。策略：evidence-policy.md。Harness：examples/bench/cp001_malloc_vs_arena.c。
证据（语料命中，非墙钟）： 在成熟 VM 上，跳过后真正的热路径「循环 malloc」很少。r2 包装 / 花括号修复后：quickjs cp-alloc-hot 0；lua cp-alloc-hot 0。剩余压力主要在紧凑树与胶水：sqlite src/ r3 14（如 tclsqlite.c 行循环里 realloc）；gcc 稀疏 r3 28。单行 return realloc(...) 包装在 r1 是误报（r2 已清）。把 cp-alloc-hot 命中当作评审提示——按已知 N 只分配一次的初始化循环往往没问题。
1.2 无容量的增长（cp-realloc-grow-one）
反复 realloc(p, n + 1)（或 old + 1）是平方级并会搬缓冲。分开跟踪 len 与 cap；按倍增（或其他固定因子）增长。
Lint：cp-realloc-grow-one —— 对 grow-by-one 的尽力正则。
实测证据（error 档）： evidence/cp-realloc-grow-one.md · cp-realloc-grow-one.jsonl —— realloc(+1) 对比容量倍增约 12.6×（N=1e5）；配套 STATIC-VS-O2 case4 约 3×。严重级别 error。
证据（语料命中）： 在引擎语料上几乎从不开火——quickjs / lua 0；gcc 稀疏 1；sqlite 1（r3）。成熟代码里该模式少见；实测门禁仍会让绿地增长在 --preset app 下失败。
1.3 语料教给我们的噪声
| 噪声类 | 示例 | cperf-lint 中的应对 |
|---|---|---|
| 生成 / harness | unicode_gen.c、fuzz/、run-test262.c、ltests.c | 路径跳过 |
| 薄分配器包装 | return realloc(p, n); | 跳过单语句包装（r2） |
无花括号 for 粘上下一句 | 单行循环后接包装 | 清除 pending_loop（r2） |
路径跳过还覆盖 gcc testsuite/、gen*.c/cc、*generate*、generated/、*dump* 源。完整清单：corpus.md。
1.4 暂定
无界 freelist / 缓存引起的 RSS 尖峰需要工作集上限——树内尚未测。SoA vs AoS：examples/p01_soa.c（布局演示，无计时声明）。
1.5 循环条件里的 strlen（cp-strlen-in-cond）
for (i = 0; i < strlen(s); i++) 每次迭代重算长度（常为 O(n²)）。提升 size_t n = strlen(s)（或用已知长度）。Lint：cp-strlen-in-cond —— 默认 hint。编译器必须重算时约 125×；-O2 能提升时约 1×。
1.6 循环里的 strcat（cp-strcat-hot）
反复 strcat/strncat 每次从起点扫目标。优先用尾指针 + memcpy，或可用时用 stpcpy。Lint：cp-strcat-hot —— G3 后默认 off。本地固定块测试相对尾指针约 221×。用 --severity cp-strcat-hot=hint 开启。
1.7 循环里的 alloca（cp-alloca-hot）
alloca 与 __builtin_alloca 活到函数返回。循环内调用每轮再叠一块。若不必全部保持存活，复用一块缓冲。若必须存活，栈仍会涨；带已知上界的堆缓冲是常见替代。
循环体内声明的 VLA 是另一模式，其存储随块结束。本 hint 不匹配 VLA。
hint。2026-10-22 语料裁决未覆盖本 slug。本地一次运行让每块地址保持存活：20000 次 × 64 字节覆盖 1280000 字节栈，对比单缓冲 64 字节。每块只碰两字节时约 1×，故不是加速声明。见 evidence。
1.8 大结构体按值传递（cp-struct-by-value）
按值参数在调用处复制记录。当同文件定义了该 struct、可理解成员下界至少 512 字节且至少四个字段、参数为无 * 的 struct Name x 时开火。下界按 LP64 宽度，跳过不理解的成员。数组参数不当作整记录拷贝。
hint。不是通用加速。2026-10-22 语料裁决未覆盖。512 字节记录（八个 int 加 unsigned char[480]）跨翻译单元约 12.3× 对比指针；同翻译单元静态函数约 1×（编译器消拷贝）。更小记录未达阈值。见 evidence。
2. 热路径 I/O
2.1 循环里的 printf / fprintf（cp-printf-hot）
紧循环里的格式化与 stdio 锁往往盖过你本想测量的工作。优先：
- 先攒到缓冲；批次结束再写一次。
- 把调试打印关在
#ifdef DUMP/#ifdef DEBUG（或运行时if (dump_file)）后面。 - 量大时用二进制 / 长度前缀日志。
Lint：cp-printf-hot —— 循环体窗口内的 printf / fprintf / puts（及同类）。
实测证据（部分同意；默认 off）： evidence/cp-printf-hot.md · cp-printf-hot.jsonl —— 热路径无缓冲对比缓冲 fprintf 约 4.8×（N=8e4）；静默天花板约 561×。STATIC-VS-O2 case3 #if 0 / 死 dump ≈ 1.0× 却静态开火 → 保持低于 error（默认 off）。见 evidence-policy.md。
2.2 有意的 dump / 调试
引擎与编译器树里充满正确的循环打印：RTL dump、strlen dump、atom 泄漏追踪、字节码 dump。启发式上 cp-printf-hot 说得对（「这是循环里的 I/O」）；对那些树做 CI 时，操作上却是噪声。
cperf-lint 抑制（r2–r3）：
- 函数名匹配
dump|debug|trace|log_，或以print开头/结尾（不含sprintf）。 - 匹配
DUMP|DEBUG|ENABLE_*DUMP|GATHER_STATISTICS|ENABLE_CHECKING的#if/#ifdef/#elif帧。 - 调用行上的 dump 流：
*dump_file、*_dump、dump_*、sched_dump、asm_out_file、stderr。 - 上一行
if (dump_*)或#if…DUMP|DEBUG。 - 多行
#define体（行以\结束）——头文件里的 asm 发射器。 - 路径跳过：
gen*.c/cc、*generate*、*dump*源、bitintpow10*、…
夹具：fixtures/good/dump_printf_loop.c、ifdef_dump_printf.c、dump_file_fprintf.c。
2.3 语料残留（lint 命中计数）
路径跳过 + 抑制后的计数。不是「printf 多少毫秒」。
| 语料 | r1 → r2 → r3（cp-printf-hot-heavy 合计） | 备注 |
|---|---|---|
| quickjs | 258 → 76 → 62（r3 全为 cp-printf-hot） | 残留：quickjs.c atom/调试 printf（~29）、dtoa.c 表发射（~15）、qjsc.c 进度、libregexp.c / libunicode.c 统计 |
| lua | 3 → 2 → 1 | 跳过后很安静 |
| gcc 稀疏 | — → 4392 → 357（cp-printf-hot:328） | 已达低于 500 目标；主要残留：collect2.cc ctor 列表写（~49）、tree-ssa-strlen.cc dump（~31）、mkdeps.cc（~27）、reload.cc（~20）、makeucnid.cc 表发射（~11） |
sqlite src/ | — → — → 93（cp-printf-hot:78） | treeview.c 调试树（~25）、vdbe.c / vdbeaux.c plan/字节码 dump、bitvec.c 测试 dump |
怎么读残留路径： collect2 / mkdeps / makeucnid / dtoa 表生成是代码生成写入器——循环 fprintf 就是产物。可选的未来安静模式：路径白名单或「codegen writer」抑制。不要因为 lint 开火就把有意的发射器「优化掉」。
2.4 CLI 工具
qjsc.c 一类 CLI 里的 fprintf(stderr, …) 进度往往可接受。优先限速或 --verbose 门控，而不是删掉用户可见进度。
3. 测量
说短一点、诚实一点：本 kit 不替代 perf。用下面工具判断某次 cperf-lint 命中是否要紧。
3.1 墙钟与计数器
perf stat -e cycles,instructions,cache-misses,branch-misses,task-clock -- ./app
perf record -g -- ./app && perf report # 尽量保留 frame pointers记录编译器（cc -v）、标志（-O2 / -O3 / -flto）、OS 与 CPU 型号。比较分布（N 次最优或中位数），不要只看一个样本。
3.2 Cachegrind / callgrind
valgrind --tool=cachegrind ./app 模拟缓存行为；没有 PMC 时有用。慢；不宜作为大树的 CI 门禁。
3.3 Sanitizer 不是测速工具
ASan / TSan / UBSan 找 bug。它们会放大时间与 RSS。在改动分配器或竞态的同一变更集上用它们；数字只引用未开 sanitizer 的 Release 构建。
3.4 实测门禁与语料命中
树内 evidence/ 下的 JSONL（见 evidence-policy.md）：
| 规则 | 严重级别 | 墙钟（本地运行） |
|---|---|---|
| cp-alloc-hot | error | 循环 malloc 对比 arena 约 10.8× |
| cp-realloc-grow-one | error | realloc(+1) 对比倍增约 12.6× |
| cp-printf-hot | off（默认） | 热路径无缓冲/缓冲约 4.8×；#if 0 约 1.0× → 部分 |
| cp-strlen-in-cond | hint | 字符串可变时约 125×；能提升时约 1× |
| cp-strcat-hot | off（默认） | 约 221×；保持 off |
| cp-sprintf-hot | hint | 有 JSONL；保持 hint；未做语料 triage |
| cp-fopen-hot | hint | 有 JSONL；保持 hint；未做语料 triage |
| cp-gettime-hot | hint | 有 JSONL；保持 hint；未做语料 triage |
| cp-wide-bool-flags | hint | 有 JSONL；保持 hint；未做语料 triage |
| cp-regex-hot | hint | JSONL 约 9.7×；未做语料 triage |
| cp-alloca-hot | hint | 栈 1280000 vs 64 字节；墙钟约 1×；未做语料 triage |
| cp-struct-by-value | hint | JSONL 跨 TU 约 12.3×；同 TU 约 1×；未做语料 triage |
语料残留计数（§2.3）仍只是 lint 命中计数。模式演示（examples/m01_arena.c）仍说明 API，不替代 JSONL 门禁。
4. 热路径调用
热循环不应每轮格式化新字符串、打开文件、采样时钟或编译正则。写到已有缓冲、流只开一次、时钟读在稳态外、模式只编译一次。这些 lint 是 hint。2026-10-22 语料裁决未覆盖它们。
- cp-sprintf-hot —— 循环体内的
sprintf或snprintf。有 JSONL。保持 hint，未做语料 triage。 - cp-fopen-hot —— 循环体内的
fopen。有 JSONL。保持 hint，未做语料 triage。 - cp-gettime-hot —— 循环体内的
gettimeofday或clock_gettime。裸time不匹配（名字太宽）。有 JSONL。保持 hint，未做语料 triage。 - cp-regex-hot —— 循环体内的
regcomp。不匹配regexec。微基准相对「编译一次」约 9.7×。保持 hint，未做语料 triage。
夹具命中不等于实测加速。见 evidence-policy.md。
5. 标志布局
一条记录上的若干开关属性（例如某车有哪些动力源），在大量副本共享紧张 RAM 预算时，不必每个都占满一个整数。混合（电动与汽油并存）是位组合，不是互斥枚举值。
要紧的是 sizeof，它包含对齐填充。四个 int 标志占四个 int：int 16 位时 8 字节，32 位时 16。位域宽度不是那个尺寸。unsigned 位域常存进一个 unsigned int，所以四个 1 位字段仍可能占 4 字节。unsigned char 位域可共享一字节。单个 unsigned 掩码是另一种紧凑形式。在你交付的 ABI 上检查 sizeof。
关掉对齐或 packing pragma 是目标选择。有的 CPU 对未对齐加载会故障或变慢。本 hint 不要求那样做。
cp-wide-bool-flags 在一个 struct 有四个及以上全宽 bool / _Bool 成员，或四个及以上名为 is_ / has_ / can_ 的 int / unsigned 成员、且没有位域时开火。这是 hint。有 JSONL。保持 hint；2026-10-22 语料裁决未覆盖。桌面上少量记录可以忽略。JVM 上类似的对象头规则在测量显示无占用收益后已移除；本 C hint 不是那次测量。
夹具命中不等于实测节省。见 evidence-policy.md。
Lint 对照表
| ID | 主题 | 严重级别 / 备注 |
|---|---|---|
| cp-alloc-hot | 循环内 malloc/calloc/realloc | error — 有证据；VM 上少见；sqlite/gcc 十余到数十 |
| cp-realloc-grow-one | 无容量的 realloc 增长 | error — 有证据；成熟树几乎从不开火 |
| cp-printf-hot | 循环内 printf/fprintf/puts | 默认 off — 热路径 YES / 死代码 NEGATIVE；需要 dump 抑制 |
| cp-strlen-in-cond | 循环条件里的 strlen | hint — 重算约 125×，能提升约 1× |
| cp-strcat-hot | 循环内 strcat/strncat | 默认 off — 约 221×；冷 CLI/路径可接受 |
| cp-sprintf-hot | 循环内格式化写缓冲 | hint — 有 JSONL；未做语料 triage |
| cp-fopen-hot | 循环内打开文件 | hint — 有 JSONL；未做语料 triage |
| cp-gettime-hot | 循环内采样时钟（不含裸 time） | hint — 有 JSONL；未做语料 triage |
| cp-wide-bool-flags | 同一 struct 四个及以上全宽布尔标志 | hint — 有 JSONL；未做语料 triage |
| cp-regex-hot | 循环内 regcomp（不匹配 regexec） | hint — JSONL 约 9.7×；未做语料 triage |
| cp-alloca-hot | 循环内 alloca / __builtin_alloca（不匹配 VLA） | hint — 测过栈覆盖；墙钟约 1×；未做语料 triage |
| cp-struct-by-value | 可见下界 ≥512 字节且 ≥4 字段的 struct 按值参数 | hint — JSONL 跨 TU 约 12.3×；未做语料 triage |
参考
- corpus.md — clone pin 与 r2→r3 表
- 共享方法：XPerf playbook
- 布局演示：
examples/p01_soa.c、examples/p02_restrict_note.c