字符串拷贝函数memcpy和strncpy以及snprintf 的性能比较

来源：本站原创|时间：2020-01-10|栏目：C语言|点击：次

问题：
函数memcpy(dest, src, sizeof(dest))、strncpy(dest, src, sizeof(dest))和snprintf(dest, sizeof(dest), "%s", src)都可以将src字符串中的内容拷贝到dest字符串中。
哪一种方式效率最高呢？
就是说，哪种方式性能最好呢？
解决办法：
1. 建立三个文件test_memcpy.c，test_strncpy.c和test_snprintf.c：
文件test_memcpy.c:

复制代码代码如下:

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:

复制代码代码如下:

#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：

复制代码代码如下:

#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. 分别编译三个文件：

复制代码代码如下:

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. 没有优化的情况下不同函数消耗时间对比：

复制代码代码如下:

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$

从上面运行结果可以看出：没有任何优化的情况下，memcpy()和strncpy()性能相差4倍，snprintf()和strncpy()性能相差约2.5倍。

4.采用O3优化情况下不同函数消耗时间对比：

复制代码代码如下:

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$

复制代码代码如下:

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$

从上面运行结果可以看出：采用O3优化后，memcpy()和strncpy()性能相差近5倍，snprintf()和strncpy()性能相差基本不变约2.5倍。

5. 性能对比结论：
在需要用到字符串拷贝函数的时候，永远不要使用strncpy()，无论什么时候都用snprintf()来代替，而memcpy()是性能更好的实现方式。
strlen+memcpy也是linux内核的实现方式。

6. 意外收获结论：
将上述三个文件中的memset()改为用bzero()来实现数组的清零操作。
使用O3来进行优化，三个函数的耗时时间如下：

复制代码代码如下:

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$

结论：仅仅换了一个清零函数，使得memcpy()和strncpy()的性能差别达到约12倍，而snprintf()和strncpy()的性能差别也达到约4倍。
就清零操作来说，bzero()远比memset()更高效。

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