2

在我的 DirectX 程序中，我编写了一个遍历 std::string 的循环，然后我运行性能分析器并意识到这个循环消耗了大量的 CPU 时间。不仅如此，当我运行我的程序时，我还有大约 1300 FPS。所以我决定用这个做点什么，我将基于范围的循环更改为典型的迭代。我的意思是我改变了：

for( char c : std_string_name )

至

for(size_t i=0; i<std_string_name.size(); ++i )
{ char c = std_string_name[i]; }

现在我有大约 1900 FPS。是不是很奇怪？

接下来我决定测试迭代器本身，没有任何循环体。下面我放了一个链接到我的测试结果的屏幕截图。
str 是一个长字符串，aa, bb, cc 是以时钟为单位的时间。

void main(){

    for(int i=0;i<10;++i)
        str += str;

    clock_t a, b, c;
    clock_t aa, bb, cc;

    a=clock();
    iter1(str);
    aa = clock() -a ;

    b=clock();
    iter2(str);
    bb=clock()-b;

    c=clock();
    iter3(str);
    cc=clock()-c;

}

void iter1( std::string str ){
    for( char c : str ){
    }
}

void iter2( std::string str ){
    for( char &c : str ){
    }
}

void iter3( std::string str ){
    for( size_t i=0;i<str.length();++i){
        char c = str[i];
    }
}

我得到 7017 aa， 6739 bb， 1130 cc。

为什么 for range 循环很慢，对性能的影响如此之大？你怎么看待这件事？如果有人感兴趣 - 当我通过引用而不是通过值更改传递 str 时，结果几乎相同。

顺便提一句。我使用 MSVS 2012

4

2 回答 2

6

（从评论移动）

基于范围的循环使用迭代器，VC++ 迭代器在调试模式下往往由于额外的调试检查而变慢；一旦处于发布模式，它们应该归结为指针，因此应该没有性能差异。

此外，您的测试没有意义，因为：

  • 这样的空循环可能会被优化器优化掉，因此您只能在未优化的构建中可靠地运行测试 - 但在未优化的构建中它没有意义，因此测试性能；
  • 您只以特定顺序运行每个测试一次 - 这可能会提供误导性信息，例如由于第一个循环中的缓存“预热”（尽管我不认为是这种情况，因为str刚刚被访问构建); 要获得具有统计意义的信息，您必须以随机顺序多次重复测试。
于 2013-08-17T11:14:24.213 回答
4

我拿了你的代码并写了这个：

#include <iostream>
#include <string>
#include <ctime>

int iter1( std::string str ){
    int sum = 0;
    for( char c : str ){
    sum += c;
    }
    return sum;
}

int iter2( std::string str ){
    int sum = 0;
    for( char &c : str ){
    sum += c;
    }
    return sum;
}

int iter3( std::string str ){
    int sum = 0;
    std::string::size_type len = str.length();
    for( size_t i=0;i<len;++i){
        char c = str[i];
    sum += c;
    }
    return sum;
}

int main(){

    std::string str = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";

    for(int i=0;i<22;++i)
        str += str;

    clock_t a, b, c;
    clock_t aa, bb, cc;
    int sum = 0;

    a=clock();
    sum += iter1(str);
    aa = clock() -a ;

    b=clock();
    sum += iter2(str);
    bb=clock()-b;

    c=clock();
    sum += iter3(str);
    cc=clock()-c;

    std::cout << "aa=" << aa << " bb=" << bb << " cc=" << cc << " sum=" << sum << std::endl;
}

使用g++ -O2 -Wall -std=c++0x iters.cpp(gcc 4.6.3) 编译会得到以下结果：

aa=320000 bb=320000 cc=380000 总和=1048576000

增加优化以-O3产生更大的差异：

aa=190000 bb=170000 cc=450000 sum=1048576000

请注意，Linux 中的“时钟”不是很准确，因为它实际上是给应用程序使用的 CPU 时间，它只更新了 10 毫秒，所以我不得不使循环更大一点。

很明显，您的断言是错误的，因为在这两种情况下，第三种变体都是最慢的。我只能得出结论，您是在进行低优化或没有优化的基准测试。

于 2013-08-17T11:24:43.960 回答