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C++ 生态系统中流行库和框架的性能对比

WBOY

发布： 2024-06-01 19:49:01

原创

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C 生态系统中，库和框架的性能表现各异：Boost 在向量和字符串处理中卓著。Eigen 在矩阵操作中效率最高。fmt 提供最快的字符串格式化。Protobuf 在二进制序列化中拔得头筹。

C++ 生态系统中流行库和框架的性能对比

C 生态系统中流行库和框架的性能对比

引言

C 作为一门强大的编程语言，拥有丰富的库和框架生态系统，这些库和框架可以简化开发，提高代码质量，并优化性能。本文将探讨几种流行的 C 库和框架的性能差异，并通过实战案例加以说明。

Benchmark.js

为了进行性能对比，我们将使用 Benchmark.js，一个用于 Node.js 和浏览器性能测试的库。该库提供了简单易用的 API，用于创建和运行基准测试。

参与测试的库和框架

Boost: 一组跨平台的 C 库，提供各种功能。
Eigen: 一个线代库，针对数值密集型计算进行了优化。
fmt: 一个快速高效的格式化库。
Protobuf: 一种用于数据序列化和反序列化的二进制协议。

实战案例

我们将在以下场景下比较这些库和框架的性能：

向量计算
矩阵乘法
字符串格式化
二进制序列化

代码示例

向量计算

#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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矩阵乘法

#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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字符串格式化

#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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二进制序列化

#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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结果分析

基准测试结果可能会因系统配置和编译器优化而异。然而，一般来说，我们观察到以下结果：