为什么我的BSTR到std :: wstring转换这么慢？我的测试人员不好吗？

Question

我经常需要将BSTR字符串转换为std::wstring.一个NULL BSTR计数为空BSTR.

我过去常常这样做:

#define CHECKNULLSTR(str) ((str) ? (str) : L"")
std::wstring wstr(CHECKNULLSTR(bstr));

它不处理内部'\0'字符,但它还需要在字符分配足够的内存之前对字符进行计数,因此它应该很慢.我想到了这个优化,它应该处理每个案例,不会截断,也不需要计算:

std::wstring wstr(bstr, bstr + ::SysStringLen(bstr));

为了测试这种变化的影响,我编写了以下测试人员.它表明,在大多数情况下,优化需要的时间是原来的两倍多.在Debug和Release配置中都可以观察到这种变化,我正在使用VC++ 2013.

因此我的问题是,这里发生了什么？"指针对"迭代器构造函数如何比C-String构造函数慢得多？

完整的测试员

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <tchar.h>
#include <strsafe.h>
#include <iostream>

#define CHECKNULLSTR(str) ((str) ? (str) : L"")

ULONGLONG bstrAllocTest(UINT iterations = 10000)
{
    ULONGLONG totallen = 0;
    ULONGLONG start, stop, elapsed1, elapsed2;    
    BSTR bstr = ::SysAllocString( // 15 * 50 = 750 chars
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" //  1
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" //  2
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" //  3
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" //  4
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" //  5
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" //  6
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" //  7
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" //  8
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" //  9
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" // 10
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" // 11
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" // 12
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" // 13
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" // 14
                     L"01234567890123456789012345678901234567890123456789" // 15
                                );

    start = ::GetTickCount64();
    for (UINT i = 1; i <= iterations; ++i)
    {
        std::wstring wstr(CHECKNULLSTR(bstr));
        size_t len;
        ::StringCchLengthW(wstr.c_str(), STRSAFE_MAX_CCH, &len);
        totallen += len;
    }
    stop = ::GetTickCount64();
    elapsed1 = stop - start;

    start = ::GetTickCount64();
    for (UINT i = 1; i <= iterations; ++i)
    {
        std::wstring wstr(bstr, bstr + ::SysStringLen(bstr));
        size_t len;
        ::StringCchLengthW(wstr.c_str(), STRSAFE_MAX_CCH, &len);
        totallen += len;
    }
    stop = ::GetTickCount64();
    elapsed2 = stop - start;

    wprintf_s(L"Iter:\t%u\n"
              L"Elapsed (CHECKNULLSTR):\t%10llu ms\n"
              L"Elapsed (Ptr iter pair):\t%10llu ms\n"
              L"Speed difference:\t%f %%\n",
              iterations,
              elapsed1,
              elapsed2,
              (static_cast<double>(elapsed2) / elapsed1 * 100));

    ::SysFreeString(bstr);
    return totallen;
}

int wmain(int argc, char* argv[])
{
    ULONGLONG dummylen = bstrAllocTest(100 * 1000);
    wprintf_s(L"\nTotal length:\t%llu", dummylen);
    getchar();
    return 0;
}

在我的系统上输出

Iter:   100000
Elapsed (CHECKNULLSTR):        296 ms
Elapsed (Ptr it pair):         577 ms
Speed difference:       194.932432 %

Total length:   150000000

Answer 1

确实有趣且有点令人惊讶.Visual C++ 2013 Update 4的性能差异取决于两个std::wstring构造函数在其标准库中的实现方式.一般来说,带有一对迭代器的构造函数必须处理更多的情况,因为那些迭代器不一定是指针,并且它们可以指向除字符串的字符类型之外的其他数据类型(字符类型只需要从指向的类型构造)通过迭代器).但是,我希望实现能够使用优化的代码单独处理您的案例.

std::wstring wstr(CHECKNULLSTR(bstr));确实扫描字符串的结尾0,然后分配,然后memcpy使用汇编代码以最快的方式复制字符串数据.

std::wstring wstr(bstr, bstr + ::SysStringLen(bstr));确实避免了扫描,因为::SysStringLen(非常快,只读取存储的长度),然后分配,然后使用以下循环复制字符串数据:

for (; _First != _Last; ++_First)
   append((size_type)1, (_Elem)*_First);

VC12决定不内联append呼叫(可以理解的是,身体非常大),而且正如你所能想象的那样,与炽热相比,所有这些都带来了相当大的开销memcpy.

一种解决方案是使用std::basic_string带有指针和计数的构造函数(Ben Voigt在他的评论中也提到过),如下所示:

std::wstring wstr(CHECKNULLSTR(bstr), ::SysStringLen(bstr));

我刚刚对它进行了测试,它确实为Visual C++ 2013带来了预期的好处 - 它有时只需要第一个版本的一半时间,而在最坏的情况下约为75%(无论如何这些都是近似测量).

当迭代器实际指向与要构造的字符串相同的字符类型时,Visual C++ 2015 CTP6中的标准库实现为构造函数采用迭代器对的优化代码路径,从而产生与指针基本相同的代码. -count变种如上.因此,在这个版本中,你使用这两个构造函数变体中的哪一个并不重要 - 它们都比仅使用指针的版本更快.