最近在看《c++ 效能優化指南》書籍，從書中學習到了不少c++ 程式優化的點，平時程式碼中一定要注意這些坑，在此記錄下來。本篇幅主要是講下字串處理效能的優化。

一.下面來看一個簡單的例子，我們平時 寫程式碼 不注意的時候，最有可能寫出的是如下所示的第一種 remove_ctrl() 形式的程式碼。

  #include <stdlib.h> 
  #include <stdio.h> 
  #include <time.h>
  #include <iostream> 
  #include <sys/time.h>

  using namespace std;

  string remove_ctrl(string s)  //沒有優化的程式碼
  {
    string result;
    for(int i =0;i < s.length(); ++ i)
    {
      if(s[i] >= 0x20)
      {
        result = result + s[i];
      }

    }
    return  result;

  } 

  string remove_ctrl2(string s)   //使用複合賦值 避免臨時字串
  {
    string result;
    for(int i =0;i < s.length(); ++ i)
    {
      if(s[i] >= 0x20)
      {
        result += s[i];
      }

    }
    return  result;

  } 

  string remove_ctrl3(string s)  //預留儲存空間，減少記憶體的重新分配
  {

    string result;
    result.reserve(s.length());
    for(int i =0;i < s.length(); ++ i)
    {
      if(s[i] >= 0x20)
      {
        result += s[i];
      }

    }
    return  result;

  }

  string remove_ctrl4(const string& s)  //
  {

    string result;
    result.reserve(s.length());
    for(int i =0;i < s.length(); ++ i)
    {
      if(s[i] >= 0x20)
      {
        result += s[i];
      }

    }
    return  result;

  }
  void test()
  {
    
    uint64_t time1 = 0;
    uint64_t time2 = 0;
    uint64_t time3 = 0;
    uint64_t time4 = 0;

    string str = "
 
[email protected]";
    struct timeval start, end;
    gettimeofday(&start,NULL);
    for(int i=0;i < 10000;++i)
    {
      remove_ctrl(str);
    }
    gettimeofday(&end,NULL);
    time1 = ( end.tv_sec - start.tv_sec ) * 1000 * 1000 +  end.tv_usec - start.tv_usec;

    
    gettimeofday(&start,NULL);
    for(int i=0;i < 10000;++i)
    {
      remove_ctrl2(str);
    }
    gettimeofday(&end,NULL);
    time2 = ( end.tv_sec - start.tv_sec ) * 1000 * 1000 +  end.tv_usec - start.tv_usec;

    gettimeofday(&start,NULL);
    for(int i=0;i < 10000;++i)
    {
      remove_ctrl3(str);
    }
    gettimeofday(&end,NULL);
    time3 = ( end.tv_sec - start.tv_sec ) * 1000 * 1000 +  end.tv_usec - start.tv_usec;

    gettimeofday(&start,NULL);
    for(int i=0;i < 10000;++i)
    {
      remove_ctrl4(str);
    }
    gettimeofday(&end,NULL);
    time4 = ( end.tv_sec - start.tv_sec ) * 1000 * 1000 +  end.tv_usec - start.tv_usec;

    cout << " time1 is :" << time1 << " us" << endl;
    cout << " time2 is :" << time2 << " us" << endl;
    cout <<  " time3 is :" << time3 << " us" << endl;
    cout << " time4 is :" << time4 << " us" << endl;
  }

  int main()
  {
    test();
    return 0;

  }
 

程式執行的結果如下：

從上面的結果可以看到，第一種方式字串處理 效率最低。

(1).remove_ctrl函式中result + s[i] 運算開銷很大，它會呼叫記憶體管理器去構建一個臨時字串物件來儲存連線後的字串，若字串str的長度是n,則需要呼叫n次記憶體管理器建立臨時字串物件，需要呼叫n 次記憶體管理器來釋放記憶體。

(2).remove_ctrl2 函式優化的主要是 利用複合賦值 避免臨時字串的建立，從上圖中可以看出，相比較第一種方法效能提升很多。

(3).remove_ctrl3 中,result 字串分配的記憶體空間 是一個動態增長過程，result 字串會被反覆的複製到一個更大的內部緩衝區。 每次result字串緩衝區發生溢位時，按照std::string 字串處理方式 會申請兩倍的記憶體空間。那麼在整個處理過程中，會根據輸入字串長度大小，多次申請 分配新的記憶體空間。通過reserve() 函式 預先分配好足夠的記憶體大小空間 來進行優化。

(4).remove_ctrl4 中主要是通過常量引用 傳入引數，省去了引數在函式中的一次 昂貴的記憶體分配。上面3種函式的引數 將會通過複製建構函式來進行初始化，需要一次記憶體的分配。