字符串拷貝函數memcpy和strncpy以及snprintf 的性能比較

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C語言|點擊：次

問題：
函數memcpy(dest, src, sizeof(dest))、strncpy(dest, src, sizeof(dest))和snprintf(dest, sizeof(dest), "%s", src)都可以將src字符串中的內容拷貝到dest字符串中。
哪一種方式效率最高呢？
就是說，哪種方式性能最好呢？
解決辦法：
1. 建立三個文件test_memcpy.c，test_strncpy.c和test_snprintf.c：
文件test_memcpy.c:

復制代碼代碼如下:

david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ cat test_memcpy.c
#include <string.h>
int main(){
 char src[] = "1234567890";
 char dest[2048];
 int len = 0;
 for(int i = 0; i < 10000000; ++i){
  memset(dest, 0, sizeof(dest));
  len = strlen(src);
  len = sizeof(dest) - 1 > len? len: sizeof(dest) -1;
  memcpy(dest, src, len);
  dest[len] = '\0';
 }
 return 0;
}

文件test_strncpy.c:

復制代碼代碼如下:

#include <string.h>
int main() {
 char src[] = "1234567890";
 char dest[2048];
 int len = 0;

 for(int i = 0; i < 10000000; ++i) {
  memset(dest, 0, sizeof(dest));
  strncpy(dest, src, sizeof(dest));
 }

 return 0;
}

文件test_snprintf.c：

復制代碼代碼如下:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
 char src[] = "1234567890";
 char dest[2048];
 int len = 0;

 for(int i = 0; i < 10000000; ++i) {
  memset(dest, 0, sizeof(dest));
  snprintf(dest, sizeof(dest), "%s", src);
 }

 return 0;
}

2. 分別編譯三個文件：

復制代碼代碼如下:

david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ gcc -std=c99 -o test_memcpy test_memcpy.c
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ gcc -std=c99 -o test_strncpy test_strncpy.c
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ gcc -std=c99 -o test_snprintf test_snprintf.c

3. 沒有優(yōu)化的情況下不同函數消耗時間對比：

復制代碼代碼如下:

david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ time ./test_strncpy
real 0m16.472s
user 0m16.309s
sys 0m0.036s
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ time ./test_snprintf 
real 0m6.106s
user 0m6.100s
sys 0m0.000s
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ time ./test_memcpy 
real 0m4.179s
user 0m4.144s
sys 0m0.000s
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$

從上面運行結果可以看出：沒有任何優(yōu)化的情況下，memcpy()和strncpy()性能相差4倍，snprintf()和strncpy()性能相差約2.5倍。

4.采用O3優(yōu)化情況下不同函數消耗時間對比：

復制代碼代碼如下:

david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ gcc -std=c99 -O3 -o test_snprintf test_snprintf.c
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ gcc -std=c99 -O3 -o test_strncpy test_strncpy.c
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ gcc -std=c99 -O3 -o test_memcpy test_memcpy.c
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$

復制代碼代碼如下:

david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ time ./test_strncpy
real 0m16.178s
user 0m16.161s
sys 0m0.000s
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ time ./test_snprintf 
real 0m6.242s
user 0m6.032s
sys 0m0.056s
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ time ./test_memcpy 
real 0m3.567s
user 0m3.436s
sys 0m0.012s
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$

從上面運行結果可以看出：采用O3優(yōu)化后，memcpy()和strncpy()性能相差近5倍，snprintf()和strncpy()性能相差基本不變約2.5倍。

5. 性能對比結論：
在需要用到字符串拷貝函數的時候，永遠不要使用strncpy()，無論什么時候都用snprintf()來代替，而memcpy()是性能更好的實現方式。
strlen+memcpy也是linux內核的實現方式。

6. 意外收獲結論：
將上述三個文件中的memset()改為用bzero()來實現數組的清零操作。
使用O3來進行優(yōu)化，三個函數的耗時時間如下：

復制代碼代碼如下:

david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ time ./test_strncpy
real 0m14.395s
user 0m13.929s
sys 0m0.092s
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ time ./test_snprintf 
real 0m3.785s
user 0m3.772s
sys 0m0.000s
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ time ./test_memcpy 
real 0m1.241s
user 0m1.236s
sys 0m0.004s
david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$

結論：僅僅換了一個清零函數，使得memcpy()和strncpy()的性能差別達到約12倍，而snprintf()和strncpy()的性能差別也達到約4倍。
就清零操作來說，bzero()遠比memset()更高效。

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