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C++ 生態系中流行函式庫和框架的效能對比

WBOY

發布： 2024-06-01 19:49:01

原創

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C++ 生態系中，函式庫和框架的效能表現各異：Boost 在向量和字串處理中卓著。 Eigen 在矩陣運算中效率最高。 fmt 提供最快的字串格式化。 Protobuf 在二進位序列化中拔得頭籌。

C++ 生态系统中流行库和框架的性能对比

C++ 生態系統中流行函式庫與框架的效能比較

##引言

C++ 作為一門強大的程式語言，擁有豐富的程式庫和框架生態系統，這些程式庫和框架可以簡化開發，提高程式碼質量，並優化效能。本文將探討幾種流行的 C++ 函式庫和框架的效能差異，並透過實戰案例加以說明。

Benchmark.js

為了進行效能對比，我們將使用 Benchmark.js，一個用於 Node.js 和瀏覽器效能測試的函式庫。該程式庫提供了簡單易用的 API，用於建立和運行基準測試。

參與測試的函式庫和框架

Boost: 一組跨平台的 C++ 函式庫，提供各種功能。
Eigen: 一個線代庫，針對數值密集型計算進行了最佳化。
fmt: 一個快速且有效率的格式化函式庫。
Protobuf: 一種用於資料序列化和反序列化的二進位協定。

實戰案例

我們將在以下場景下比較這些函式庫和框架的效能：

##向量計算

矩陣乘法
字串格式化
二進位序列化

#程式碼範例

向量計算

#include <iostream>
#include <vector>
#include <benchmark/benchmark.h>

using namespace std;

void BM_VectorSum(benchmark::State& state) {
  vector<double> v(state.range(0));
  for (auto _ : state) {
    double sum = 0;
    for (auto x : v) {
      sum += x;
    }
  }
}

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矩陣乘法

#include <iostream>
#include <Eigen/Dense>
#include <benchmark/benchmark.h>

using namespace Eigen;

void BM_MatrixMult(benchmark::State& state) {
  MatrixXd A = MatrixXd::Random(state.range(0), state.range(1));
  MatrixXd B = MatrixXd::Random(state.range(1), state.range(2));
  for (auto _ : state) {
    MatrixXd C = A * B;
  }
}

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字串格式化

#include <iostream>
#include <fmt/core.h>
#include <benchmark/benchmark.h>

using namespace fmt;

void BM_StringFormat(benchmark::State& state) {
  for (auto _ : state) {
    format("Hello, {}!", "World");
  }
}

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二進位序列化

#include <iostream>
#include <google/protobuf/message.h>
#include <benchmark/benchmark.h>

using namespace google::protobuf;

class MyMessage : public Message {
 public:
  int32_t id;
  string name;
};

void BM_ProtobufSerialize(benchmark::State& state) {
  MyMessage msg;
  msg.id = 1;
  msg.name = "John";
  for (auto _ : state) {
    msg.SerializeToString();
  }
}

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結果分析

基準測試結果可能會因係統配置和編譯器最佳化而異。然而，一般來說，我們觀察到以下結果：

Boost 在向量和字串處理方面表現出色。