C++實(shí)現(xiàn)高性能轉(zhuǎn)換大小寫算法示例
簡(jiǎn)述
最近工作中遇到一個(gè)需求，是需要將URL中的 query 參數(shù)的key全部轉(zhuǎn)換為小寫或者大寫，鍵值對(duì)的數(shù)量有點(diǎn)多，但全部都是英文字母，無(wú)需考慮非字母的情況。
實(shí)現(xiàn)比較快的做法是使用STL或C標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的轉(zhuǎn)換接口，如下：
#include <string>
#include <cctype>
#include <algorithm>
// 字符串中的大寫字符轉(zhuǎn)小寫
std::string strtolower(std::string s)
{
transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::tolower);
return s;
}
// 字符串中的小寫字符轉(zhuǎn)大寫
std::string strtoupper(std::string s)
{
transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::toupper);
return s;
}
這個(gè)方法雖然很好，但是效率不是很高。
分析了一下ascii碼的碼值，發(fā)現(xiàn)大小寫字母的ascii碼之間是有規(guī)律的。
原理
英文字母的ASCII碼值表示如下
對(duì)比一下其二進(jìn)制形式
從對(duì)比的結(jié)果可以看出， 大寫字母與小寫字母的差別 僅是 一個(gè)比特位的不同 。
因?yàn)樗鼈兊倪@個(gè)規(guī)律，可以寫出下面的轉(zhuǎn)換函數(shù)（如果輸入不是字母，轉(zhuǎn)出的結(jié)果會(huì)有錯(cuò)誤）
可以查看數(shù)字 0-9 的ascii碼值，可以看出它們的第6位都是0，所以轉(zhuǎn)為小寫的算法不會(huì)影響數(shù)字的值。
轉(zhuǎn)小寫算法中受到影響的，只有ascii碼二進(jìn)制表示中第六位為0的部分。其中非字母部分如下表
#include <iostream>
#include <string>
#include <stdint.h>
// 更優(yōu)化
std::string strtoupper(std::string s)
{
if(s.empty()){return s;}
size_t len = s.size() + 1;
size_t alignlen = len + 8 - (len % 8);
s.resize(alignlen);
size_t ec = alignlen / 8;
uint64_t* p8 = (uint64_t*)s.data();
for(size_t i=0;i<ec;++i){
p8[i] &= 0xDFDFDFDFDFDFDFDF;
}
s.resize(len-1);
return s;
}
// 未做進(jìn)一步優(yōu)化
std::string strtolower(std::string s)
{
size_t len = s.size();
size_t ec = len /8;
uint64_t* p8 = (uint64_t*)s.data();
for(size_t i=0;i<ec;++i){
p8[i] |= 0x2020202020202020;
}
uint8_t* p1 = (uint8_t*)(p8 + ec);
len %= 8;
for(size_t i=0;i<len;++i){
p1[i] |= 0x20;
}
return s;
}
性能測(cè)試
測(cè)試代碼如下：
int main()
{
//std::cout << "Hello, world!\n";
for(size_t i=0;i<1000000;++i){
std::string s = strtoupper("qwertyuiopasdfghjklzxcvbnm````````QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM");
//std::cout<<s<<std::endl;
s = strtolower("qwertyuiopasdfghjklzxcvbnm\t\t\t\t\t\t\t\tQWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM");
//std::cout<<s<<std::endl;
}
return 0;
}
-- 編譯時(shí)候請(qǐng)勿優(yōu)化，否則可能被優(yōu)化掉！ --
測(cè)試結(jié)果如下：
使用STL算法
STL算法部分主要由頭文件<algorithm>,<numeric>,<functional>組成。要使用 STL中的算法函數(shù)必須包含頭文件<algorithm>，對(duì)于數(shù)值算法須包含<numeric>，<functional>中則定義了一些模板類，用來(lái)聲明函數(shù)對(duì)象。
STL中算法大致分為四類：
1、非可變序列算法：指不直接修改其所操作的容器內(nèi)容的算法。
2、可變序列算法：指可以修改它們所操作的容器內(nèi)容的算法。
3、排序算法：包括對(duì)序列進(jìn)行排序和合并的算法、搜索算法以及有序序列上的集合操作。
4、數(shù)值算法：對(duì)容器內(nèi)容進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。
結(jié)果如下
time ./teststl ./teststl 7.88s user 0.03s system 100% cpu 7.904 total
自寫代碼測(cè)試結(jié)果如下
time ./test ./test 0.93s user 0.00s system 99% cpu 0.928 total
可以看到，其性能有差異。（應(yīng)用場(chǎng)景有限）
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)腳本之家的支持。
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