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c++ - `std::string` 分配是我当前的瓶颈 - 如何使用自定义分配器进行优化？

coder 2023-06-03 原文

我正在写 C++14 JSON library作为练习并在我的个人项目中使用它。

通过使用 callgrind，我发现 current bottleneck during a continuous value creation from string stress test is an std::string dynamic memory allocation.准确地说，瓶颈是从 std::string::reserve 对 malloc(...) 的调用。

我已经阅读了许多现有的 JSON 库，例如 rapidjson使用自定义分配器来避免在字符串内存分配期间调用 malloc(...)。

我试图分析 rapidjson 的源代码，但大量的附加代码和注释，加上我不确定自己在寻找什么这一事实，对我没有多大帮助。

  • 自定义分配器在这种情况下有何帮助？
    • 内存缓冲区是否在某处预先分配(在哪里？静态地？)并且 std::strings 从中获取可用内存？
  • 使用自定义分配器的字符串是否与普通字符串“兼容”？
    • 它们有不同的类型。他们必须被“转换”吗？ (这会导致性能下降吗？)

代码注释:

  • Str 是 std::string 的别名。

最佳答案

默认情况下，std::string 会根据需要从与您使用 malloc 或 new 分配的任何内容相同的堆中分配内存。为了通过提供自己的自定义分配器来获得性能提升，您需要管理自己的“ block ”内存，以便分配器可以比 malloc 更快地处理字符串要求的内存量 可以。您的内存管理器将在后台对 malloc(或 new，取决于您的方法)进行相对较少的调用，一次请求“大量”内存，然后处理通过自定义分配器取出这个(这些)内存块的部分。要实际获得比 malloc 更好的性能，通常必须根据用例的已知分配模式调整内存管理器。

这种事情通常归结为内存使用与执行速度之间的古老权衡。例如:如果您在实践中知道字符串大小的上限，您可以使用过度分配的技巧来始终适应最大的情况。虽然这会浪费您的内存资源，但它可以减轻更通用的分配因内存碎片而产生的性能开销。以及为您的目的对 realloc 进行任何调用基本上是恒定的时间。

@sehe 完全正确。有很多方法。

编辑:

为了最终解决您的第二个问题，使用不同分配器的字符串可以很好地协同工作，并且使用应该是透明的。

例如:

class myalloc : public std::allocator<char>{};
myalloc customAllocator;

int main(void)
{
  std::string mystring(customAllocator);
  std::string regularString = "test string";
  mystring = regularString;
  std::cout << mystring;

  return 0;
}

这是一个相当愚蠢的示例，当然，它在后台使用了相同的主力代码。但是，它使用“不同类型”的分配器类显示字符串之间的分配。实现一个有用的分配器，它提供 STL 所需的完整接口(interface)，而不只是伪装默认的 std::allocator 并不是那么简单。 This似乎是一篇不错的文章，涵盖了所涉及的概念。至少在您的问题的上下文中，为什么这样做的关键是使用不同的分配器不会导致字符串具有不同的类型。请注意，自定义分配器是作为构造函数的参数而不是模板参数给出的。 STL 仍然使用模板(例如 rebind 和 Traits)做一些有趣的事情来同质化分配器接口(interface)和跟踪。

关于c++ - `std::string` 分配是我当前的瓶颈 - 如何使用自定义分配器进行优化？，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/26130941/

自定ampcode的c++stringoptimizationmemory-managementc++14

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