string insert 的性能分析

有这样一个网络传输包。

前端有个固定的包头，包含了后面传输body的长度信息。

在有拷贝的前提下，我们选用什么性能比较高呢？

        方案一

        复用data_buffer string 将Header 头insert到data_buffer中，将大量的字符串后移定长。

        方案二

        将Header外化一个string，然后调用append函数，将data_buffer的字符拷贝到head的string中去。

        方案三

        分配内存，memcpy 过去。

        方案四

        不分配内存，利用栈空间（受限），memcpy过去。

        

        这四种方案那种的效率最高呢？我比较好奇，做了下实验（如无说明，已然-O2优化），测试代码参考

#include <string>
#include <stdio.h>
#include "Utility.h"
int load_file(const char* filename, char** content, size_t* content_len)
{
    FILE* fp = fopen(filename, "r");
    if (!fp)
    {
        return -1;
    }
    fseek(fp, 0, SEEK_END);
    size_t len = ftell(fp);
    rewind(fp);
    char* buf = (char*)malloc(len + 1);
    if (!buf)
    {
        return -2;
    }
    fread(buf, sizeof(char), len, fp);
    buf[len] = '';
    fclose(fp);
    *content = buf;
    *content_len = len;
    return 0;
}

int main(int argc, const char *argv[])
{
    char* content;
    const char* file_name = argv[1];
    uint32_t space = atoi(argv[2]);
    uint32_t insert = atoi(argv[3]);
    size_t len = 0;
    if (load_file(file_name, &content, &len) < 0)
    {
        printf("load %s failed
", file_name);
        return -1;
    }
    std::string raw_content(content, len);
    for (int i = 0; i < space - 1 ; i++)
    {
        raw_content.append(content, len);
    }
    char size_str[64];
    snprintf(size_str, sizeof(size_str), "%u	%u",
             insert, raw_content.size());
    std::string final_content("cooooooo%dddd$%DDD123r423");
    {
      TimeEval timer(size_str);
      if(insert == 0 )
      {
         raw_content.insert(0, final_content);
      } if (insert == 1)
      {
         final_content.append(raw_content);
      }
      if (insert == 2)
      {
          char* buf = (char*)malloc(final_content.size() + raw_content.size() + 1);
          memcpy(buf, final_content.c_str(), final_content.size());
          memcpy(buf + final_content.size(), raw_content.c_str(), raw_content.size());
          free(buf);
      }
    }
    return 0;
}

性能测试显示

可以看到在insert移动文本长度在k 级别以上时，其效率较拷贝的效率高得多。

个人觉得原因有两个

1）cache

      大数据如果已然cache住，往里面拷贝小数据比较快。

      如果生成两份大数据，往变量中拷贝，cache的可能性要小，程序的局部性变低。

2）内存分配

     通过gcc的代码append 一个大数据，和insert一份小数据，append分配内存空间的可能性要大得多。

由于涉及到内存分配，方案3的效率最低。

方案1 和方案2 的性能差别应该以上由于方案二分配了大量的(标红处）内存空间，gcc的代码如下

结论：

       1. 分配和空间拷贝数据是比较耗时的。在程序中应该尽量减少内存分配。

       2. 如果需要拷贝，则尽量拷贝将小数据拷贝到大数据处，而不是相反。