C++中的低延迟应用开发入门

2025年3月28日 | 分类: 【技术】

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前言

第一部分：介绍C++ concepts并探索重要的低延迟应用

第1章：C++中的低延迟应用开发入门

理解对延迟敏感型应用的要求
- 理解延迟敏感型与延迟关键型应用
- 测量延迟
- 区分延迟指标
- 对延迟敏感型应用程序的要求
理解为何C++是首选编程语言
- 编译型语言
- 更贴近硬件——低级语言
- 资源的确定性使用
- 速度与高性能
- 语言结构和特性
- 成熟且庞大的社区支持
- 持续积极发展的语言
介绍一些重要的低延迟应用
- 低级低延迟应用
- 高级低延迟应用
- 物联网和机器对机器应用
总结

第2章：用C++设计常见的低延迟应用

理解实时视频流应用中的低延迟性能
- 定义低延迟流中的重要概念
- 理解视频流中的延迟来源
- 测量低延迟视频流中的延迟
- 理解高延迟的影响
- 探索低延迟视频流技术
- 探索低延迟流的解决方案和平台
理解在游戏应用中低延迟的关键限制
- 低延迟游戏应用中的概念
- 提升游戏应用性能
讨论物联网和零售分析系统的设计
- 确保物联网设备的低延迟
探索低延迟电子交易
- 理解现代电子交易对低延迟的需求
- 在电子交易中实现最低延迟
总结

第3章：从低延迟应用的角度探索C++概念

技术要求
用C++进行低延迟应用开发的方法
- 先保证代码正确性，再进行优化
- 设计最优的数据结构和算法
关注处理器
理解缓存和内存访问成本
理解C++特性的底层原理
利用C++编译器
测量和提升性能
避免陷阱并利用C++特性最小化应用延迟
- 选择存储方式
- 选择数据类型
- 使用类型转换操作
- 优化数值运算
- 优化布尔和位运算
- 对象的初始化、销毁、复制和移动
- 使用引用和指针
- 优化跳转和分支
- 高效调用函数
- 使用位域
- 使用运行时多态
- 使用编译时多态
- 使用额外的编译时处理
- 处理异常
- 访问缓存和内存
- 动态分配内存
- 多线程
最大化C++编译器优化参数
- 理解编译器如何优化
- 理解编译器何时无法优化
- 了解编译器优化标志
总结

第4章：构建低延迟应用的C++基础模块

技术要求
C++线程处理在多线程低延迟应用中的应用
- 定义一些有用的宏和函数
- 创建并启动新线程
- 设置线程亲和性
- 构建示例
设计C++内存池以避免动态内存分配
- 理解内存池的定义
- 理解内存池的使用场景
- 设计内存池存储
- 初始化内存池
- 处理新的分配请求
- 处理内存释放
- 结合示例使用内存池
使用无锁队列传输数据
- 线程和进程间通信
- 设计无锁队列存储
- 初始化无锁队列
- 向队列添加元素
- 从队列消费元素
- 使用无锁队列
构建低延迟日志框架
- 设计时间相关的实用方法
- 设计低延迟日志记录器
- 定义一些日志记录器结构
- 初始化日志记录器数据结构
- 创建日志记录器并启动日志记录器线程
- 将数据推送到日志记录器队列
- 添加一个实用的通用日志函数
- 学习如何结合示例使用日志记录器
使用套接字进行C++网络编程
- 构建基本的套接字API
- 实现发送/接收TCP套接字
- 构建TCP服务器组件
- 构建TCP服务器和客户端示例
总结

第二部分：用C++构建实时交易所

第5章：设计我们的交易生态系统

理解电子交易生态系统的布局
定义电子交易生态系统的拓扑结构
介绍电子交易生态系统的组件
设计交易所中的C++撮合引擎
- 理解撮合引擎的目的
- 理解交易所订单簿
- 匹配参与者订单
- 设计我们的撮合引擎
理解交易所如何向参与者发布信息
- 通过市场数据传达市场事件
- 设计市场数据发布者
- 通过订单网关接口通知市场参与者
- 设计订单网关服务器
构建市场参与者与交易所的接口
- 理解市场数据消费者基础设施
- 设计市场数据消费者
- 理解订单网关客户端基础设施
- 设计订单网关客户端基础设施
设计低延迟C++交易算法框架
- 构建订单簿
- 构建特征引擎
- 开发执行逻辑
- 理解风险管理系统
- 设计我们的交易策略框架
总结

第6章：构建C++撮合引擎

技术要求
定义撮合引擎中的操作和交互
- 定义一些类型和常量
- 设计撮合引擎
- 设计订单簿
构建撮合引擎并交换外部数据
- 构建撮合引擎
- 从订单网关队列消费数据并向其发布数据
- 向市场数据发布者队列发布数据
- 构建交易所应用程序二进制文件
- 运行交易所应用程序二进制文件
构建订单簿并进行订单撮合
- 构建内部数据结构
- 处理新的被动订单
- 处理订单取消请求
- 撮合主动订单并更新订单簿
总结

第7章：与市场参与者通信

技术要求
定义市场数据协议和订单数据协议
- 设计市场数据协议
- 设计订单数据协议
构建订单网关服务器
- 定义订单网关服务器中的数据成员
- 初始化订单网关服务器
- 处理传入的客户请求
- 使用先进先出（FIFO）排序器公平处理请求
- 发送客户响应
构建市场数据发布者
- 定义市场数据发布者中的数据成员
- 初始化市场数据发布者
- 发布订单簿更新
- 合成并发布快照
构建主交易所应用程序
总结

第三部分：构建实时C++算法交易系统

第8章：用C++处理市场数据并向交易所发送订单

技术要求
订阅市场数据并解码市场数据协议
- 定义市场数据消费者中的数据成员
- 初始化市场数据消费者
- 运行市场数据消费者主循环
- 处理市场数据更新并处理数据包丢失
- 与快照流同步
从市场数据构建订单簿
- 定义市场订单簿的结构
- 定义订单簿中的数据成员
- 初始化订单簿
- 处理市场更新并更新订单簿
- 回顾订单簿管理的通用实用方法
连接到交易所并发送和接收订单流
- 定义订单网关客户端中的数据成员
- 初始化订单网关客户端
- 向交易所发送订单请求
- 处理来自交易所的订单响应
总结

第9章：构建C++交易算法的基础模块

技术要求
对交易执行做出反应并管理仓位、盈亏（PnL）和风险
构建特征并计算复杂特征
- 定义特征引擎中的数据成员
- 初始化特征引擎
- 根据订单簿变化计算特征
- 根据交易事件计算特征
利用成交情况更新仓位和盈亏
- 声明PositionInfo中的数据成员
- 在PositionInfo中处理订单执行
- 在PositionInfo中处理订单簿变化
- 设计PositionKeeper
- 初始化PositionKeeper
- 在PositionKeeper中处理订单执行和市场更新
发送和管理订单
- 定义OMOrder结构体及其相关类型
- 设计OrderManager类
- 定义OrderManager中的数据成员
- 初始化OrderManager
- 从OrderManager发送新订单
- 从OrderManager取消订单
- 添加简化订单管理的方法
- 处理订单更新并更新订单
计算并管理风险
- 定义RiskCfg结构
- 定义TradeEngineCfg结构
- 声明RiskCheckResult枚举
- 定义RiskInfo结构
- 在RiskInfo中执行风险检查
- 设计RiskManager中的数据成员
- 初始化我们的RiskManager类
- 在RiskManager中执行风险检查
总结

第10章：构建C++做市和流动性获取算法

技术要求
理解我们交易算法的行为
- 理解做市交易算法
- 通过示例研究做市机制
- 理解流动性获取交易算法
- 添加枚举以定义算法类型
管理订单簿中提供的被动流动性
- 定义做市（MarketMaker）算法中的数据成员
- 初始化做市算法
- 处理订单簿更新和交易事件
- 在做市算法中处理订单更新
激进地开仓和平仓
- 定义流动性获取（LiquidityTaker）算法中的数据成员
- 初始化流动性获取交易算法
- 处理交易事件和订单簿更新
- 在流动性获取算法中处理订单更新
构建交易引擎框架
- 定义交易引擎中的数据成员
- 初始化交易引擎
- 发送客户请求
- 处理市场数据更新和客户响应
- 处理订单簿、交易和订单响应更新
- 添加一些杂项方法
构建并运行主交易应用程序
- 构建主交易应用程序
- 运行最终的交易生态系统
- 检查运行输出
总结

第四部分：分析和提升性能

第11章：添加检测工具并测量性能

技术要求
添加检测系统以测量系统性能
- 使用RDTSC添加性能测量实用工具
- 更新我们之前的时间实用工具
- 理解实际测量系统中的一些问题
测量交易所的延迟
- 理解交易所的关键环节
- 测量市场数据发布者内部的延迟
- 测量订单服务器内部的延迟
- 测量撮合引擎和订单簿内部的延迟
测量交易引擎内部的延迟
- 理解内部测量方法
- 理解交易客户端系统中的关键节点
- 测量市场数据消费者内部的延迟
- 测量订单网关内部的延迟
- 测量交易引擎内部的延迟
使用新的检测系统运行整个生态系统
总结

第12章：分析和优化C++系统的性能

技术要求
分析我们交易生态系统的性能
- 回顾我们测量的延迟
- 分析性能
- 理解分析结果
探讨优化C++交易系统的技巧和方法
- 优化发布版本构建
- 正确设置线程亲和性
- 优化日志记录器对字符串的处理
- 避免使用std::function实例
- 检查这些优化的效果
思考我们交易生态系统的未来发展
- 动态扩展容器
- 扩展和增强哈希映射
- 优化快照消息
- 在订单协议中添加认证和拒绝消息
- 在订单协议中支持修改消息
- 增强交易引擎组件
总结

https://blog.csdn.net/gitblog_00035/article/details/139285309

https://gitcode.com/gh_mirrors/bu/Building-Low-Latency-Applications-with-CPP/?utm_source=artical_gitcode&index=bottom&type=card

探索超低延迟编程的艺术：《使用C++构建低延迟应用程序》

项目地址:https://gitcode.com/gh_mirrors/bu/Building-Low-Latency-Applications-with-CPP

在现代计算领域，速度是王道。《使用C++构建低延迟应用程序》这本书正是为那些追求极致性能的开发者而生。这本书由经验丰富的专家 Sourav Ghosh 撰写，它将带你深入了解如何利用C++这一强大工具开发实时低延迟应用，尤其是在高频交易领域的实践。
项目简介

这个项目包含了书中的所有示例代码，按照章节结构组织，方便读者边学边练。通过这些实际案例，你将有机会亲自动手打造一个完整的低延迟交易平台，以提升你的编程技巧和理解深度。
技术分析

作者引导你深入探讨C++的设计原则和特性，教你如何明智地选择并运用C++的各种功能来实现低延迟目标。从理解低延迟应用的本质到避开可能影响性能的因素，每一部分都旨在提高你的编程效率和系统的响应速度。
应用场景

这本书不仅限于理论教学，更注重实战应用。特别是在金融交易领域，如高频交易（HFT），书中详尽讲解了如何设计和优化超低延迟系统。但其理念和方法同样适用于任何对响应时间有严格要求的行业，如云计算、物联网(IoT)以及实时数据分析等。
项目特点

实用性强：所有示例代码都是为了解决实际问题，你可以直接在Linux环境中运行，并根据需要进行修改。
深挖C++：特别关注C++中对性能影响深远的语言特性，既指出哪些应避免，又强调哪些应充分利用。
面向未来：涵盖最新的C++20标准，让你跟上时代的步伐。
详尽指导：从性能测量到系统优化，提供了一整套策略和最佳实践。

如果你是一名C++开发者，渴望提升你的低延迟应用开发技能，或者你正处在寻找有效优化高频交易系统的道路上，那么这本书无疑是你的理想之选。现在就行动起来，购买你的电子版或纸质版图书，开启你的低延迟编程之旅吧！

探索更多高质量的技术书籍，可以访问Packt Publishing 的官方网址。

Building-Low-Latency-Applications-with-CPP Building Low Latency Applications with CPP by Packt Publishing 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/bu/Building-Low-Latency-
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原文链接：https://blog.csdn.net/gitblog_00035/article/details/139285309

使用C++构建低延迟应用程序

Building Low Latency Applications with C++

这是《使用C++构建低延迟应用程序》一书的代码仓库，由Packt出版社出版。

利用现代C++从零开始开发完整的低延迟交易生态系统
这本书关于什么？

C++的设计初衷是效率、性能和灵活性为核心，但在实时低延迟应用领域，则需要一套特定于性能延迟要求的技术栈。

本书包含以下精彩特性：

深入了解不同行业中的低延迟应用的本质
掌握设计与实现低延迟应用的方法
探索适用于低延迟开发的C++设计模式与特性
发现低延迟开发中应避免使用的C++特性
实施低延迟的最佳实践与C++特性
测量性能并优化交易系统中的延迟

如果你认为这本书适合你，今天就获取你的副本吧！

Packt Publishing
指南与导航

所有代码都组织在不同的文件夹中。例如，Chapter02。

代码示例如下所示：

main:
.LFB1
Movl $100, %edi
Call _Z9factorialj

本书所需前提条件：本书面向希望掌握低延迟应用技术及有效设计与开发策略的C++开发者。对于希望建立高速交易系统（如HFT）知识的C++软件工程师，以及想要深入了解哪些C++特性在低延迟实施中至关重要、哪些应当避免的量化交易行业的研究人员来说，本书非常有用。读者需要具备Linux操作系统和C++编程语言的基础知识。
软件与硬件列表
章节必需的软件需要的操作系统
1 C++ 20 Linux
2 GCC 11.3.0 Linux

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认识作者

Sourav Ghosh 过去十年里在多家专营高频算法交易公司工作过，他构建并部署了极高低延迟、高吞吐量的自动化交易系统，这些系统用于全球各地的交易交易所，涵盖多种资产类别。他在统计套利市场制造和配对交易策略方面具有专长，专注于全球最流动的期货合约。目前他在芝加哥的一家交易公司担任高级定量开发人员。他拥有南加州大学计算机科学硕士学位，兴趣领域包括计算机架构、金融科技、概率论与随机过程、统计学习与推理方法以及自然语言处理。