C++字符串拼接效率对比(+=、append、stringstream、sprintf)
作者：焱齿
C++字符串拼接效率对比
事情起因很简单，自己的代码中使用了stringstream对象进行字符串的拼接，然后被老同事质疑效率低下。借着这个机会了解下为什么？
一、+=、append、stringsteam、sprintf四种字符串拼接方法比较
C/C++中字符串拼接的使用场景非常多，字符串拼接的方法也非常多，这里简单的比对下上述四种方法的效率。
测试方法：
分别采用+=、append、stringstream、sprintf的方式来拼接字符串。
s1=“aaaaa”，s2=“bbbbb”，s3=“ccccc”。
内层循环将这三个字符串拼接100次；此外还有一个外层循环，循环次数自己定义(此处设为100000)。
程序如下：
#include <iostream>
#include <string>
#include <sys/time.h>
#include <sstream>
#include <stdio.h>
using namespace std;
#define OUT_IN_REPEATE_NUM 100000
#define IN_REPEATE_NUM 100 //内层循环将s1、s2、s3循环拼接100次
string s1="aaaaaa";
string s2="bbbbbb";
string s3="cccccc";
void plusTest(string& ret)
{
for(int i=0; i<IN_REPEATE_NUM; i++)
{
ret += s1;
ret += s2;
ret += s3;
}
}
void appendTest(string& ret)
{
for(int i=0; i<IN_REPEATE_NUM; i++)
{
ret.append(s1);
ret.append(s2);
ret.append(s3);
}
}
void sprintfTest(string& ret)
{
const size_t length=26*IN_REPEATE_NUM;
char tmp[length];
char* cp = tmp;
size_t strLength=s1.length()+s2.length()+s3.length();
for(int i=0; i<IN_REPEATE_NUM; i++)
{
sprintf(cp,"%s%s%s", s1.c_str(), s2.c_str(),s3.c_str());
cp+=strLength;
}
ret = tmp;
}
void ssTest(string& ret)
{
stringstream ss;
for(int i=0; i<IN_REPEATE_NUM; i++)
{
ss<<s1;
ss<<s2;
ss<<s3;
}
ret = ss.str();
}
int main() {
string ss, plus, append, sprintf;
struct timeval sTime, eTime;
gettimeofday(&sTime, NULL);
for(int i=0; i<OUT_IN_REPEATE_NUM; i++)
{
sprintf="";
sprintfTest(sprintf);
}
gettimeofday(&eTime, NULL);
long SprintfTime = (eTime.tv_sec-sTime.tv_sec)*1000000+(eTime.tv_usec-sTime.tv_usec); //exeTime 单位是微秒
gettimeofday(&sTime, NULL);
for(int i=0; i<OUT_IN_REPEATE_NUM; i++)
{
append="";
appendTest(append);
}
gettimeofday(&eTime, NULL);
long AppendTime = (eTime.tv_sec-sTime.tv_sec)*1000000+(eTime.tv_usec-sTime.tv_usec); //exeTime 单位是微秒
gettimeofday(&sTime, NULL);
for(int i=0; i<OUT_IN_REPEATE_NUM; i++)
{
ss="";
ssTest(ss);
}
gettimeofday(&eTime, NULL);
long SsTime = (eTime.tv_sec-sTime.tv_sec)*1000000+(eTime.tv_usec-sTime.tv_usec); //exeTime 单位是微秒
gettimeofday(&sTime, NULL);
for(int i=0; i<OUT_IN_REPEATE_NUM; i++)
{
plus="";
plusTest(plus);
}
gettimeofday(&eTime, NULL);
long PlusTime = (eTime.tv_sec-sTime.tv_sec)*1000000+(eTime.tv_usec-sTime.tv_usec); //exeTime 单位是微秒
cout<<"PlusTime is : "<<PlusTime<<endl;
cout<<"AppendTime is : "<<AppendTime<<endl;
cout<<"SsTime is : "<<SsTime<<endl;
cout<<"SprintfTime is :"<<SprintfTime<<endl;
if(ss==sprintf && append==plus && ss==plus)
{
cout<<"result string are same!"<<endl;
}
else
{
cout<<"Different!"<<endl;
cout<<"Sprintf: "<<sprintf<<endl;
cout<<"ss: "<<ss<<endl;
cout<<"Plus: "<<plus<<endl;
cout<<"Append:"<<append<<endl;
}
}结果如下：
可以看到+=、append、stringstream、sprintf四种方式在消耗的时间大致为1：1：4：2。
好吧，stringstream确实好慢，人家说的是对的。
二、关于stringstream
stringstream优点：可以方便的以流运算符<<将数值以各种数据(字串、数值)写入stringstream对象，且不用担心写越界等问题；其中类型安全不会溢出的特性非常抢眼。
stringstream缺点：相对于其他方法效率较低。一方面写入时的动态内存分配需要一定的开销，另一方面其成员函数str()在去除字符串的时候会进行一次字符串的值拷贝也影响效率。
stringstream对象的构造和析构函数通常是非常消耗时间，毕竟涉及到内存的分配、对象的构造。
上述测试结果也显示其效率明显低于”+=”、“append“。
当然这个时间消耗也是和stringstream对象被创建了多少次密切相关的。
也就是说如果能在多次转换(for循环)中重复使用同一个stringstream(而不是每次都创建一个新的对象)就还好。
但是记得每次循环使用前使用clear()、str("")方法(如下)。
void* test_stringstream(void * arg)
{
stringstream oss;
for(int i=0;i<10000;i++)
{
oss.clear();这仅仅置流标记
oss.str("");/这是才是真正清空操作
oss << i;
}
}字符串拼接执行速度和内存消耗比较
public static void main(String[] args) {
long start = 0L;
long end = 0L;
System.out.println("字符串拼接执行效率比较：");
String s1 = "";
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {//十万次
s1 = s1 + "a";
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("1、+ 方式拼接10万次耗时：" + (end - start) + "毫秒!");
String s2 = "";
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {//十万次
s2 += "b";
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("2、+= 方式拼接10万次耗时：" + (end - start) + "毫秒!");
StringBuffer bf = new StringBuffer();
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {//千万次
bf.append("c");
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("3、StringBuffer.append 方式拼接1000万次耗时：" + (end - start) + "毫秒!");
StringBuilder bl=new StringBuilder();
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {//千万次
bl.append("d");
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("4、StringBuilder.append 方式拼接1000万次耗时：" + (end - start) + "毫秒!");
}输出结果：
字符串拼接执行效率比较
1、+ 方式拼接10万次耗时：4561毫秒!
2、+= 方式拼接10万次耗时：4491毫秒!
3、StringBuffer.append 方式拼接1000万次耗时：189毫秒!
4、StringBuilder.append 方式拼接1000万次耗时：141毫秒!
解释：+ 方式本质是 s = new StringBuilder(s).append("a") .toString();
耗时间的地方不是 append，而是 toString，执行一次 toString 耗时在几微秒到几毫秒不等
内存消耗：
+ > += > StringBuffer = StringBuilder
总结
以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持脚本之家。