Dizeleri birer birer birleştirmek verimsiz mi?

C'de programlama günlerimden hatırlıyorum, iki dize birleştirildiğinde, işletim sisteminin birleştirilmiş dize için bellek ayırması gerekiyor, sonra program tüm dize metnini bellekteki yeni alana kopyalayabilir, daha sonra eski bellek manuel olarak serbest bırakılmak. Dolayısıyla, bu, bir listeye katılma durumunda olduğu gibi birden çok kez yapılırsa, işletim sisteminin bir sonraki birleştirmeden sonra serbest bırakılması için sürekli olarak daha fazla bellek ayırması gerekir. C'de bunu yapmanın çok daha iyi bir yolu, birleştirilmiş dizelerin toplam boyutunu belirlemek ve birleştirilmiş tüm dizeler listesi için gerekli belleği ayırmak olacaktır.

Şimdi modern programlama dillerinde (örneğin C #), koleksiyonların içeriğini, koleksiyon boyunca yineleme yaparak ve tüm dizeleri tek tek bir dizgi referansına ekleyerek bir araya getirildiğini görüyorum. Modern bilgi işlem gücü ile bile bu verimsiz değil mi?

En azından aşina olduğum dillerde (C, Java, C #) neden verimsiz olduğunun açıklanması doğru olsa da, büyük miktarda dize birleştirme yapmanın evrensel olarak yaygın olduğunu kabul etmiyorum. Ben üzerinde çalışmak C # kodunda, bol kullanımı vardır StringBuilder, String.Formataşırı yeniden tahsisini önlemek için yöntemlerle en tasarruflu tüm hafıza vardır, vb.

Sorunuzun cevabına ulaşmak için başka bir soru sormalıyız: Eğer dizeleri birleştirmek gerçekten bir sorun değilse, sınıflar neden ister StringBuilderve StringBuffervar olur ? Bu tür sınıfların kullanımı neden yarı yeni başlayan programlama kitaplarına ve sınıflarına dahil edilir? Önceden olgunlaşmış optimizasyon önerileri neden bu kadar belirgindir?

Çoğu dizeyi birleştiren geliştirici, yanıtlarını tamamen deneyime dayandıracak olsaydı, çoğu bunun asla bir fark yaratmadığını ve "daha okunabilir" lehine bu tür araçların kullanılmasından vazgeçeceğini söylerdi for (int i=0; i<1000; i++) { strA += strB; }. Ama bunu hiç ölçmediler.

Bu sorunun gerçek cevabı , bir örnekte, 50.000 dizeyi (uygulamanıza bağlı olarak yaygın bir olay olabilir) birleştirirken, küçük olanlar bile 1000x performans isabetiyle sonuçlanan bu SO cevabında bulunabilir .

Performans tam anlamıyla bir şey ifade etmiyorsa, elbette bitiştirin. Ancak alternatifleri (StringBuilder) kullanmanın zor veya daha az okunabilir olduğunu ve bu nedenle "erken optimizasyon" savunmasını başlatmaması gereken makul bir programlama uygulaması olacağını kabul etmem .

GÜNCELLEME:

Bunun ne olduğunu düşünüyorum , platformunuzu tanıyor ve ne yazık ki evrensel olmayan en iyi uygulamalarını takip ediyor . İki farklı "modern dilden" iki örnek:

1. Başka bir SO yanıtında , tam ters performans özelliklerinin (array.join vs + =) bazen JavaScript'te doğru olduğu bulunmuştur . Bazı tarayıcılarda, dize birleştirme otomatik olarak optimize edilmiş gibi görünür, diğer durumlarda ise bu şekilde optimize edilmez. Yani öneri (en azından SO sorusunda), sadece bitiştirmek ve endişelenmemek.
2. Başka bir durumda, bir Java derleyici olabilir otomatik gibi StringBuilder olarak daha verimli bir yapı ile birleştirme değiştirin. Ancak, diğerlerinin de belirttiği gibi, bu belirsizdir, garanti edilmez ve StringBuilder kullanmak okunabilirliğe zarar vermez. Bu özel durumda, büyük koleksiyonlar için birleştirme kullanımına veya belirsiz bir Java derleyici davranışına güvenmeye karşı önerme eğilimindeyim. Benzer şekilde, .NET'te, sıralamada hiçbir optimizasyon yapılmaz .

Her platformun her nüansını hemen bilmemek tam bir kardinal günah değildir, ancak bunun gibi önemli platform sorunlarını görmezden gelmek neredeyse Java'dan C ++ 'a geçmek ve hafızaya alma konusuna önem vermemek gibi olacaktır.

Kabaca tarif ettiğiniz nedenlerden ötürü verimli değildir. C # ve Java dizeleri değiştirilemez. Dizelerdeki işlemler, C'de olduğu gibi, orijinal olanı değiştirmek yerine ayrı bir örnek döndürür. Birden çok dizeyi birleştirirken, her adımda ayrı bir örnek oluşturulur. Kullanılmayan bu örnekleri tahsis etmek ve daha sonra çöpleri toplamak performansa neden olabilir. Çöp toplayıcı tarafından yalnızca bu sefer bellek yönetimi sizin için yapılır.

C # ve Java, özellikle bu tür görevler için değiştirilebilir bir dize olarak bir StringBuilder sınıfı sunar. C'deki bir eşdeğer, bir dizide birleştirmek yerine birleştirilmiş dizelerin bağlantılı bir listesini kullanır. C # ayrıca bir dize koleksiyonuna katılmak için dize üzerinde uygun bir birleştirme yöntemi sunar.

Açıkçası, CPU döngülerinin daha az verimli kullanılmasıdır, bu yüzden haklısınız. Ancak, geliştirici süresi, bakım maliyetleri vb.
"Program Optimizasyonunun İlk Kuralı: Yapmayın. İkinci Program Optimizasyon Kuralı (yalnızca uzmanlar için!): Henüz yapma."

Pratik bir test olmadan performans hakkında bir şey söylemek çok zor. Son zamanlarda JavaScript'te naif bir dize birleştirme genellikle önerilen "yapmak listesi ve katılmak" çözümü daha hızlı olduğunu bulmak için çok şaşırdım ( burada test , t1 t4 ile karşılaştırın). Bunun neden olduğu konusunda hala şaşkınım.

Performans hakkında akıl yürütürken (özellikle bellek kullanımı ile ilgili) sorabileceğiniz birkaç soru şunlardır: 1) girdim ne kadar büyük? 2) Derleyicim ne kadar akıllı? 3) Çalışma zamanım belleği nasıl yönetir? Bu kapsamlı değil, ama bir başlangıç ​​noktası.

1. Girişim ne kadar büyük?

   Karmaşık bir çözüm genellikle sabit bir ek yüke, belki de yapılacak ek işlemler biçiminde veya belki de fazladan belleğe ihtiyaç duyacaktır. Bu çözümler büyük vakaları ele alacak şekilde tasarlandığından, uygulayıcılar genellikle ek maliyet getirmekte sorun yaşamazlar, çünkü net kazanç, kodu mikro-optimize etmekten daha önemlidir. Dolayısıyla, girdiniz yeterince küçükse, naif bir çözüm, sadece bu ek yükten kaçınmak için karmaşık olandan daha iyi bir performansa sahip olabilir. ("yeterince küçük" olanı belirlemek zor kısmıdır)

2. Derleyicim ne kadar akıllı?

   Birçok derleyici, yazılan ancak hiç okunmayan değişkenleri "optimize etmek" için yeterince akıllıdır. Benzer şekilde, iyi bir derleyici, saf bir dizgi birleştirmesini (çekirdek) kitaplık kullanımına dönüştürebilir ve birçoğu okuma yapılmadan yapılırsa, bu işlemler arasında bir dizeye dönüştürmeye gerek yoktur ( kaynak kodunuz bunu yapıyor gibi görünüyor). Orada herhangi bir derleyici olup olmadığını veya ne ölçüde yapıldığını söyleyemem (AFAIK Java en azından aynı ifadede birkaç concat StringBuffer işlemleri bir dizi yerine), ama bu bir olasılık.

3. Çalışma zamanım belleği nasıl yönetir?

   Modern CPU'larda darboğaz genellikle işlemci değil, önbellektir; kodunuz kısa bir süre içinde birçok "uzak" bellek adresine erişiyorsa, tüm bu belleği önbellek düzeyleri arasında taşımak için kullanılan süre, kullanılan talimatlardaki çoğu optimizasyondan ağır basar. En yeni oluşturulan değişkenler (örneğin, aynı işlev kapsamı içinde) genellikle bitişik bellek adreslerinde olacağından, kuşak çöp toplayıcıları ile çalışma zamanlarında bu özellikle önemlidir. Bu çalışma zamanları, yöntemi çağrılar arasında düzenli olarak hafızayı ileri geri taşır.

   Dize birleştirme etkileyebilir bir yolu (feragat: Bu vahşi bir tahmin, emin söylemek için yeterince bilgili değilim) saf biri için bellek onu kullanan kodun geri kalanına yakın tahsis eğer olurdu (hatta birden çok kez ayırır ve serbest bırakırsa), kitaplık nesnesinin belleği ondan uzak olarak ayrılırken (böylece kodunuz hesaplanırken birçok bağlam değişir, kitaplık tüketir, kodunuz daha fazla hesaplar, vb. Tabii ki büyük giriş OTOH için önbellek özledim zaten olacak, bu nedenle çoklu tahsis sorunu daha belirgin hale gelir.

Bununla birlikte, şu ya da bu yöntemin kullanımını savunmuyorum, sadece test ve profilleme ve kıyaslama performansla ilgili herhangi bir teorik analizden önce gelmelidir, çünkü günümüzde çoğu sistem bu konuda derin bir uzmanlık olmadan tam olarak anlaşılamayacak kadar karmaşıktır.

Joel bir süre önce bu konuda harika bir makale yazdı . Bazılarının işaret ettiği gibi, büyük ölçüde dile bağlıdır. Dizelerin C'de uygulanma şekli nedeniyle (uzunluk alanı olmadan sıfır sonlandırılmış), standart strcat kütüphane rutini çok verimsizdir. Joel, çok daha verimli olan küçük bir değişiklikle bir alternatif sunuyor.

Dizeleri birer birer birleştirmek verimsiz mi?

Hayır.

'Mikro-Optimizasyon Tiyatrosunun Üzücü Trajedisi'ni okudunuz mu?