现在的位置: 首页 > 自动控制 > 工业·编程 > 正文

读《Efficient C++》疑惑

2012-08-17 10:34 工业·编程 ⁄ 共 2877字 ⁄ 字号 暂无评论

  当我们进行软件开发时,如果代码比较少,我们可以很容易的掌握、了解程序的执行情况,但是当代码超过数千行,特别是达到上万行的时候,我们就很难准确掌握程序的流程,在这种情况下,进行代码跟踪是很重要的一件事情。
    代码跟踪技术,对于大多数程序员来讲,就是定义一个比较简单的Trace类,将程序的信息进行输出,一般是在程序的入口写一条信息,在程序的出口写一条信息,虽然这是以时间性能为代价,但是它有助于我们在不使用调试器的情况下找到问题所在。
    最极端的情况就是通过#ifdef开关,彻底消除性能开销,但是要像打开/关闭跟踪,必须重新编译,显然程序的最终用户无法这么做。所以只有通过动态的与程序通信来进行跟踪控制。
    首先,为了能够获得程序执行时间,我们先自己定义一个简单的测试性能的类,名字就叫做Timer,实现如下:
    class Timer
    {
    public:
       Timer():start(clock()) {}
       ~Timer() { cout<<"The time is :"<<clock()-start<<endl; }
    private:
       clock_t start;
    };
    接下来,我们就要定义一个简单的跟踪类Trace,初步实现如下:
    class Trace
    {
    public:
       Trace(const string& name);
       ~Trace();
       static bool trace_active;
    private:
       string theName;
    };

    bool Trace::trace_active=false;

    inline Trace::Trace(const string& name):theName(name)
    {
      if(trace_active)
        cout<<"Enter the function:"<<name<<endl;
    }

    inline Trace::Trace(const char* name):theName(name)
    {
      if(trace_active)
         cout<<"Enter the function:"<<*name<<"ms"<<endl;
    }

   inline Trace::~Trace()
   {
     if(trace_active)
        cout<<"Exit the function:"<<theName<<endl;
   }
   接下来我们进行测试,先定义一个简单的函数:int f(int x) { return x+1; }
   先测试不跟踪的时间开销:
   int main()
   {
       Timer* time=new Timer;
       Trace::trace_active=false;
       for(int i=0; i<1000000; ++i)    f(i);
       delete time;
       return 0;
    }
    输出时间是30ms。
    接下来,我们打开跟踪功能: int f(int x) { Trace trace("f"); return x+1; } Trace::trace_active=false;
    同时把I/O关闭,再次测试,结果如下:1892ms 
    这里我们看到了时间提升了62倍,主要的性能来源就是(1)在构造函数中"f"要转换成string类型,(2)theName的构造和析构。似乎各自影响了1/3的效率,是不是这样呢?
    下面,我们取消"f"要转换成string类型的开销:增加一个构造函数:
    Trace(const char* name):theName(name)
    {
      if(trace_active)
         cout<<"Enter the function:"<<name<<"ms"<<endl;
    }
    再次进行测试,结果如下(关闭I/O):1690ms 
    性能的提高似乎并不像我们预期的那样高,为什么呢?难大是if(trace_active)影响了测试结果?我们再把这条判断语句关闭,再次进行测试,结果如下:1646ms。
    还是差了一些,并不是1/3的数据,是不是参数传递的影响?这次我们把theName也拿掉,看看类本身到底占用了多少时间,再次测试,结果如下:153ms。
    分析以上数据:类本身的参数传递等占用了153ms,if判断语句占用了44ms,theName的构造和析构占用了1493ms,"f"转换成string占用了202ms,所以我们的主要目标应该集中在theName上面,下面我们用组合取代聚合,看看性能的变化:
    class Trace
    {
    public:
       Trace(const string& name);
       ~Trace();
       static bool trace_active;
    private:
       string* theName;
    };

    bool Trace::trace_active=false;

    inline Trace::Trace(const string& name)
    {
      if(trace_active)
      {
        cout<<"Enter the function:"<<name<<endl;
        theName=new string(name);
      }
    }

    inline Trace::Trace(const char* name)
    {
      if(trace_active)
      {
         cout<<"Enter the function:"<<*name<<"ms"<<endl;
         theName=new string(name);
      }
    }

   inline Trace::~Trace()
   {
     if(trace_active)
     {
        cout<<"Exit the function:"<<*theName<<endl;
        delete theName;
     }
   }
   测试结果是2682ms,和我们采用聚合相比,时间增加了58.70%,看来在堆上创建对象开销的确很大。但是书上说,这时候,时间反而减低了一个数量级,这是我不能够理解的,如果有谁看过这本书,烦请告知一下,谢谢了!

   结论:从上面的分析,我们可以看出对于一个很小的函数,更总的开销相对来说很大,影响了程序的性能。所以适合内联的,就不适合跟踪,Trace对象不应该添加到频繁使用的小函数中。

   注:以上数据是在dev-C++ 4.9.5.0,win2000下,每组数据测试了10次,取平均值得到的。另外,在上面的数据测试过程中,我始终没有打开I/O,原因是I/O太消耗时间了,不信,你打开看看。

给我留言

留言无头像?