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https://github.com/Light-City/CPlusPlusThings.git
synced 2026-10-28 19:04:45 +08:00
dfe1c933b3
- const README: rewrite the space-saving claim per issue #5 follow-ups (constant-expression const vs #define immediates; which const qualify as constant expressions) - const README: fix the class-section diagnosis per issue #338 (overload resolution picks the const overload; the restriction only surfaces once that overload is removed) - sizeof README: virtual-inheritance result is compiler-dependent (GCC merges vbptr+vfptr -> 16, MSVC keeps them separate -> 32) #246 - static README: new section on internal linkage / access restriction with anonymous-namespace comparison #142 - 10-day practice: full problem list table + fixed day links #136 - new design_pattern/singleton/singleton_default.hpp: reusable thread-safe CRTP singleton template, compile+concurrency tested #303
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> 来自 [C++那些事网站](https://light-city.github.io/stories_things/cpp-benchmarks/cpp-sso-benchmark/) 的文章，由站点同步脚本导出。
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# C++ string SSO 性能测试
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今天想问大家两个问题：
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**1.下面代码性能上有没有区别？**
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```cpp
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std::string s1("hello world hel");
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std::string s2("hello world helo");
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```
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**2.sizeof(std::string)是多少？**
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下面，我们来一起探索这两个问题。
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由于这两个答案在g++(libstdc++)与clang(libc++)上的结果不一样，所以这里会分别进行分析。
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## 1.g++(libstdc++)
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g++的源码我们以g++-10为例，详细代码可以戳这个github地址，这里列出比较核心的代码。
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> https://github.com/gcc-mirror/gcc/blob/devel/omp/gcc-10/libstdc%2B%2B-v3/include/bits/basic_string.h#L171
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```cpp
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template<typename _CharT, typename _Traits, typename _Alloc>
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class basic_string {
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private:
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struct _Alloc_hider : allocator_type {
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pointer _M_p; // The actual data.
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};
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enum { __min_cap = 15 / sizeof(value_type) };
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_Alloc_hider _M_dataplus; // 8 bytes
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size_type __size_; // 8 bytes
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union {
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_CharT _M_local_buf[_S_local_capacity + 1]; // 16 bytes
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size_type _M_allocated_capacity; // 8 bytes
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}; // 16 bytes
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}; // 32 bytes
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```
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在上面代码中注释部分详细的列出了string占据的字节(注意：这里的value_type以char来计算，也就是sizeof(value_type) = 1)。
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sizeof(string) = 8 + 8 + 16 = 32。
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其中8字节ptr，8字节size，16字节union。
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性能层面，这里实现了SSO，本地buffer会存储最多15个字符，当超过15字符便会分配在heap上，这里我写了一个benchmark来对比性能。
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- 短字符串测试内容为："hello world hel"，总共15个字符。
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- 长字符串测试内容为："hello world helo"，总共为16个字符。
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```
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std::string s1("hello world hel");
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std::string s2("hello world helo");
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```
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可以看到性能差距非常大，仅仅一个字符会导致std::string性能差别这么大！
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这里本质还是前面的SSO local buffer。
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性能测试：https://quick-bench.com/q/s7pvDB_SwQyDCcZk50odAaYIzMc
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## 2.clang++(libc++)
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同理，我们以llvm-14为例，如果想要看完整代码戳下面的github地址即可，这里摘取出核心代码。
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> https://github.com/llvm/llvm-project/blob/release/14.x/libcxx/include/string#L765
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```cpp
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template<class _CharT, class _Traits, class _Allocator>
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class basic_string {
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private:
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struct __long {
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size_type __cap_; // 8 bytes
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size_type __size_; // 8 bytes
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pointer __data_; // 8 bytes
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};
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enum {__min_cap = (sizeof(__long) - 1)/sizeof(value_type) > 2 ?
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(sizeof(__long) - 1)/sizeof(value_type) : 2};
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struct __short {
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union {
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unsigned char __size_; // 1 bytes
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value_type __lx; // 1 bytes
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}; // 1 bytes
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value_type __data_[__min_cap]; // 23 bytes
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}; // 24 bytes
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union __ulx {
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__long __lx; // 24 bytes
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__short __lxx; // 24 bytes
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}; // 24 bytes
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}
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```
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在上面代码中注释部分详细的列出了string占据的字节(注意：这里的value_type以char来计算，也就是sizeof(value_type) = 1)。
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sizeof(string) = union的大小，这个union是24字节，所以等于24。
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而SSO，本地buffer存储的字符不超过22，当超过22个字符便会分配在heap上。
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所以当我们使用与gcc同样的测试代码应用在clang上，我们便得到了不太一样的结果，即：long字符串的性能与short字符串的性能拆别不大。原因就是gcc的测试case都是在22个字符以内，都是短字符。
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性能测试：https://quick-bench.com/q/nmLMqQZ31cmWBbbIFr2nHN2JL1k
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当我们测试真正的长短字符串时，性能便会发生明显变化，趋势与gcc保持一致。
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- 短字符串测试内容为："hello world hello worl"，总共22个字符。
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- 长字符串测试内容为："hello world hello world"，总共为23个字符。
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性能测试：https://quick-bench.com/q/ujtMrtotEi6RrpfMDJ1UcSLFIJE
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