【发布时间】：2012-09-24 03:13:29
【问题描述】：
最近我尝试做一些性能基准测试，比较 std::stack<int, std::vector<int>> 和我自己的简单堆栈实现（使用预分配内存）。现在我遇到了一些奇怪的行为。
我想问的第一件事是堆栈基准代码中的这一行：
// std::vector<int> magicVector(10);
当我取消注释这条线时，性能提高了大约 17%（基准时间从 6.5 秒下降到 5.4 秒）。但是该行应该对程序的其余部分没有影响，因为它不会修改任何其他成员。另外，不管是int的vector还是double的vector……
我想问的第二件事是我的堆栈实现和std::stack 之间的巨大性能差异。有人告诉我std::stack 应该和我的堆栈一样快，但结果显示我的“FastStack”快两倍。
结果（带有未注释的性能增长线）：
堆栈 5.38979
堆栈 5.34406
堆栈 5.32404
堆栈 5.30519
FastStack 2.59635
FastStack 2.59204
FastStack 2.59713
快速堆栈 2.64814
这些结果来自带有 /O2、/Ot、/Ob2 和其他默认优化的 VS2010 的发布版本。我的 CPU 是 Intel i5 3570k，默认时钟（一个线程 3.6 GHz）。
我将所有代码放在一个文件中，以便任何人都可以轻松测试它。
#define _SECURE_SCL 0
#include <iostream>
#include <vector>
#include <stack>
#include <Windows.h>
using namespace std;
//---------------------------------------------------------------------------------
//---------------------------------------------------------------------------------
// Purpose: High Resolution Timer
//---------------------------------------------------------------------------------
class HRTimer
{
public:
HRTimer();
double GetFrequency(void);
void Start(void) ;
double Stop(void);
double GetTime();
private:
LARGE_INTEGER start;
LARGE_INTEGER stop;
double frequency;
};
HRTimer::HRTimer()
{
frequency = this->GetFrequency();
}
double HRTimer::GetFrequency(void)
{
LARGE_INTEGER proc_freq;
if (!::QueryPerformanceFrequency(&proc_freq))
return -1;
return proc_freq.QuadPart;
}
void HRTimer::Start(void)
{
DWORD_PTR oldmask = ::SetThreadAffinityMask(::GetCurrentThread(), 0);
::QueryPerformanceCounter(&start);
::SetThreadAffinityMask(::GetCurrentThread(), oldmask);
}
double HRTimer::Stop(void)
{
DWORD_PTR oldmask = ::SetThreadAffinityMask(::GetCurrentThread(), 0);
::QueryPerformanceCounter(&stop);
::SetThreadAffinityMask(::GetCurrentThread(), oldmask);
return ((stop.QuadPart - start.QuadPart) / frequency);
}
double HRTimer::GetTime()
{
LARGE_INTEGER time;
::QueryPerformanceCounter(&time);
return time.QuadPart / frequency;
}
//---------------------------------------------------------------------------------
//---------------------------------------------------------------------------------
// Purpose: Should be faster than std::stack
//---------------------------------------------------------------------------------
template <class T>
class FastStack
{
public:
T* st;
int allocationSize;
int lastIndex;
public:
FastStack(int stackSize);
~FastStack();
inline void resize(int newSize);
inline void push(T x);
inline void pop();
inline T getAndRemove();
inline T getLast();
inline void clear();
};
template <class T>
FastStack<T>::FastStack( int stackSize )
{
st = NULL;
this->allocationSize = stackSize;
st = new T[stackSize];
lastIndex = -1;
}
template <class T>
FastStack<T>::~FastStack()
{
delete [] st;
}
template <class T>
void FastStack<T>::clear()
{
lastIndex = -1;
}
template <class T>
T FastStack<T>::getLast()
{
return st[lastIndex];
}
template <class T>
T FastStack<T>::getAndRemove()
{
return st[lastIndex--];
}
template <class T>
void FastStack<T>::pop()
{
--lastIndex;
}
template <class T>
void FastStack<T>::push( T x )
{
st[++lastIndex] = x;
}
template <class T>
void FastStack<T>::resize( int newSize )
{
if (st != NULL)
delete [] st;
st = new T[newSize];
}
//---------------------------------------------------------------------------------
//---------------------------------------------------------------------------------
//---------------------------------------------------------------------------------
// Purpose: Benchmark of std::stack and FastStack
//---------------------------------------------------------------------------------
int main(int argc, char *argv[])
{
#if 1
for (int it = 0; it < 4; it++)
{
std::stack<int, std::vector<int>> bStack;
int x;
for (int i = 0; i < 100; i++) // after this two loops, bStack's capacity will be 141 so there will be no more reallocating
bStack.push(i);
for (int i = 0; i < 100; i++)
bStack.pop();
// std::vector<int> magicVector(10); // when you uncomment this line, performance will magically rise about 18%
HRTimer timer;
timer.Start();
for (int i = 0; i < 2000000000; i++)
{
bStack.push(i);
x = bStack.top();
if (i % 100 == 0 && i != 0)
for (int j = 0; j < 100; j++)
bStack.pop();
}
double totalTime = timer.Stop();
cout << "stack " << totalTime << endl;
}
#endif
//------------------------------------------------------------------------------------
#if 1
for (int it = 0; it < 4; it++)
{
FastStack<int> fstack(200);
int x;
HRTimer timer;
timer.Start();
for (int i = 0; i < 2000000000; i++)
{
fstack.push(i);
x = fstack.getLast();
if (i % 100 == 0 && i != 0)
for (int j = 0; j < 100; j++)
fstack.pop();
}
double totalTime = timer.Stop();
cout << "FastStack " << totalTime << endl;
}
#endif
cout << "Done";
cin.get();
return 0;
}
.
编辑： 因为每个人都在谈论我的堆栈实现非常糟糕，所以我想把事情做好。我在几分钟内创建了该堆栈，并且只实现了我当前需要的几个功能。它从来都不是要替代 std::stack :) 或保存以在所有情况下使用。唯一的目标是达到最大速度和正确的结果。对这个误会很抱歉……我只想知道几个答案……
【问题讨论】：
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在向您指出后约 4 小时，您使用免责声明修改了您的问题，该免责声明涉及您的错误实施。这当然是足够的时间来修复实现，使所有指出其缺陷的 cmets 过时，并将讨论带回到性能问题上。你已经决定在其他地方玩，所以我会投票结束这个问题作为“愚蠢的基准尝试”。哦等等，这不存在。所以“没有建设性”将是：“我们希望答案得到事实、参考资料或特定专业知识的支持。”我觉得很合适。
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@sbi 你已经投票结束了这个问题，现在它已经关闭了，所以冷静一下:)
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@sbi 我为什么要更改该实现？即使是这个“损坏”的版本也能满足我的需求，而且我使用它的解决方案工作得非常好，没有任何例外，但有明显的提升。它不应该是完美的，它被制造得很快。
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仅仅因为您没有遇到当前代码中的错误，这不是忽略这些错误的好理由。 （但学习这一点需要痛苦的经验。）另外，有人会认为让 cmets 过时并指出其缺陷并将讨论带回性能问题可能是足够的理由。无论如何，我主要想解释为什么我认为这个值得接近，因为有两个遵循我的推理，现在它缺乏对问题本身的所有讨论，这个问题引起辩论、争论和扩展的问题可能并不那么明显讨论。
标签： c++ windows performance stack