为什么此C++函数需要c函数4倍的时间

Question

我正在考虑将C++用于性能关键应用程序。我认为C和C++都有可比的运行时间。但是我发现C++函数需要运行4次以上的可比的C代码片段。

当我做了反汇编，我看到end（），++，！=都是作为函数调用实现的。是否有可能使他们（至少其中一些）内联？

这里是C++代码：

typedef struct pfx_s { 
    unsigned int start; 
    unsigned int end; 
    unsigned int count; 
} pfx_t; 

typedef std::list<pfx_t *> pfx_list_t; 

int 
eval_one_pkt (pfx_list_t *cfg, unsigned int ip_addr) 
{ 
    const_list_iter_t iter; 

    for (iter = cfg->begin(); iter != cfg->end(); iter++) { 
     if (((*iter)->start <= ip_addr) && 
      ((*iter)->end >= ip_addr)) { 
      (*iter)->count++; 
      return 1; 
     } 
    } 
    return 0; 
} 

而且这是等价的C代码：

int 
eval_one_pkt (cfg_t *cfg, unsigned int ip_addr) 
{ 
    pfx_t *pfx; 

    TAILQ_FOREACH (pfx, &cfg->pfx_head, next) { 
     if ((pfx->start <= ip_addr) && 
      (pfx->end >= ip_addr)) { 
      pfx->count++; 
      return 1; 
     } 
    } 
    return 0; 
} 

Answer 1

这可能是值得指出的是，你使用的数据结构并不完全等同。您的C列表以直接元素列表的形式实现。您的C++列表实现为实际元素的指针列表。你为什么让你的C++列表列表指针？

这当然不会导致性能的四倍差异。但是，它可能会影响代码的性能，导致其更糟糕的内存局部性。

我想你定时调试你的代码的版本，甚至可能编译调试版本的库。

Answer 2

你真的有有什么理由在这里使用一个列表？乍一看，它看起来像一个std::vector将是一个更好的选择。你可能也不想要一个指针的容器，只是一个对象的容器。

你也可以做的工作比较多一点整齐标准的算法：

typedef std::vector<pfx_t> pfx_list_t; 

int 
eval_one_pkt(pfx_list_t const &cfg, unsigned int ip_addr) { 
    auto pos = std::find_if(cfg.begin(), cfg.end(), 
     [ip_addr](pfx_t const &p) { 
      return ip_addr >= p.begin && ip_addr <= p.end; 
     }); 

    if (pos != cfg.end()) { 
     ++(pos->count); 
     return 1; 
    } 
    return 0; 
} 

如果我这样做，但是，我可能把它转换成通用的算法来代替：

template <class InIter> 
int 
eval_one_pkt(InIter b, InIter e, unsigned int ip_addr) { 
    auto pos = std::find_if(b, e, 
     [ip_addr](pfx_t const &p) { 
      return ip_addr >= p.begin && ip_addr <= p.end; 
     }); 

    if (pos != cfg.end()) { 
     ++(pos->count); 
     return 1; 
    } 
    return 0; 
} 

尽管与C与C++无关，但对于范围检查可能需要进一步优化，您可能需要尝试如下所示：

return ((unsigned)(ip_addr-p.begin) <= (p.end-p.begin)); 

在启用了优化的现代编译器的情况下，我期望模板在使用时完全内联扩展，因此可能根本不会涉及任何函数调用。

Answer 3

我复制你的代码，跑10000时序失败（从而完成）1名万元列表的搜索：

没有优化：

• TAILQ_FOREACH 0.717s
• std::list<pfx_t *> 2.397s
• std::list<pfx_t> 1。98S

（请注意，我把next到pfx_t为TAILQ与std::list使用相同的冗余结构）

你可以看到指针列表比对象的列表更糟。现在，随着优化：

• TAILQ_FOREACH 0.467s
• std::list<pfx_t *> 0.553s
• std::list<pfx_t> 0.345s

所以大家都指出，优化利用集合类型在紧张的内环主项。即使最慢的变化速度也比最快的未优化版本更快。也许更让人惊讶的是获胜者的变化 - 这可能是由于编译器更好地识别std代码中的优化机会，而不是OS提供的宏。