令我惊讶的是,我注意到以下C++只是读取一个大文件行,将行存储到一个向量中并输出向量大小,运行速度比Python慢得多。如何优化?谢谢
#include <fstream>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
int main () {
std::ifstream infile("longfile.txt");
std::string line;
std::vector<std::string> lines;
while (std::getline(infile, line)) {
lines.push_back(line);
}
std::cout << lines.size() << std::endl;
return 0;
}
跑:
$ time ./a.out
1390000
real 0m6.388s
user 0m6.130s
sys 0m0.243s
蟒:
with open('longfile.txt') as f:
lines = f.readlines()
print len(lines)
跑:
$ time python test.py
1390000
real 0m1.003s
user 0m0.158s
sys 0m0.146s
如果你能提前知道你必须读取的行数,你可以在你的std::vector
对象中保留行数。假设您有 10 行要阅读:
int main () {
std::ifstream infile("longfile.txt");
std::string line;
std::vector<std::string> lines;
lines.reserve(10);
while (std::getline(infile, line)) {
lines.push_back(line);
}
std::cout << lines.size() << std::endl;
return 0;
}
像这样,您的内存将在您开始工作之前分配。小心reserve
不是resize
.我的意思是lines.reserve(10);
会提前 10 std::string
分配,但lines.empty()
仍然是真的。
如果你不能提前知道行数std::list
(双链表),或者std::forward_list
(简单链接表)会有所帮助。每个新元素都将添加到列表中,直到您完成读取文件。在列表中,无需重新分配内存,每次达到最大容量时都必须对std::vector
执行的操作。就时间而言,重新分配和复制内存中的元素非常昂贵。使用列表,您至少可以减少解析文件所花费的时间。
使用将列表复制到std::vector
解析文件后,最好将列表复制到因为您已经知道需要的内存大小,连续的内存分配速度更快。
无论您选择什么,我都强烈建议您更改:
while (std::getline(infile, line)) {
lines.push_back(line);
}
由:
while (std::getline(infile, line)) {
lines.push_back(std::move(line));
}
默认情况下,对于 STL 中的大多数容器,复制构造函数或赋值运算符的调用将完全复制数据。 std::move
防止此类复制。
您可以使用以下示例轻松检查它:
std::string a("Hello");
std::string b(a);
std::cout<<a.size()<<" "<<b.size()<<std::endl;
std::cout<<"the address of a is : "<<a.c_str()<<" "<<b.c_str()<<std::endl;
std::string d(std::move(a));
std::cout<<a.size()<<" "<<d.size()<<std::endl;
std::string e;
std::string f;
e = b;
std::cout<<e.size()<<" "<<b.size()<<std::endl;
std::cout<<"the address of a is : "<<e.c_str()<<" "<<b.c_str()<<std::endl;
f = std::move(b);
std::cout<<f.size()<<" "<<b.size()<<std::endl;
几乎所有优化问题的答案都是"首先,配置文件"。分析您的C++应用程序并确定花费时间的位置。
不过,我可以对这里的慢速进行一些有根据的猜测,并指出这将如何显示在探查器中。
慢速获取线()
getline()
可能以缓慢的方式实现。例如,它可能需要一次要求运行时输入一个字符,因为一旦出现换行符,它就需要停止读取。也就是说,它不能要求更大的块中的字节,因为当块中间出现换行符时,它无法保证"放回"块的其余部分。
运行时几乎肯定会缓冲基础文件读取,因此这不会像每个字符一个系统调用那么糟糕,但为文件中的每个字符有效调用getc
的开销仍然很大。
这将在探查器中显示为花费在getline()
上的大量时间 - 特别是在getline调用的某些类似getc()
的方法中。
python 实现根本没有这个问题,因为进行了一次readlines()
调用,并且实现知道整个文件将被读取并且可以随意缓冲。
冗余复制
另一个可能的候选者是冗余复制。
第一个运行时进行read()
调用,并将文件块复制到内部缓冲区中。然后,getline()
实现可能会有一个 char[]
的内部缓冲区,在将字符串传递给 string
构造函数之前,它会构建字符串,这可能会制作另一个副本(除非运行时使用内部技巧直接交出缓冲区)。
然后,正如Johnny_S指出的那样,当您将这些字符串推送到向量中时,可能会有更多的副本。
这将显示在向量中,因为花费的时间在上述各种副本中分布,例如,在string()
构造函数中。
python 实现还可以避免大多数这些冗余副本,因为它对问题具有更高层次的视图,而不是C++实现中的分层方法,因此它可能只制作 1 或 2 个副本。
解决 方案
这里提到的解决方案解决了上述两个问题。要重新实现 Python readlines
调用,您应该降低一点级别。以char[]
块的形式读取文件,并直接在缓冲区中查找换行符。从技术上讲,您根本不需要创建string
对象,因为您只输出找到的行数,但是如果您确实想要创建这些对象,请确保只将char[]
数据复制到每个字符串中一次。
可以使用 string (const char* s, size_t n)
构造函数直接指向字符缓冲区来执行此操作。最后,确保在复制到载体时不要再复制,正如Johnny_S所建议的那样。