性能暴力散列C++ Java

Performance brute force hashing C++ Java

本文关键字:C++ Java 性能      更新时间:2023-10-16

我在C++和Java中为md5实现了蛮力器,并对为什么它们的效率不同有疑问。
数据和复杂度图(E^密码长度)与时间的关系图在这里:https://i.stack.imgur.com/NPxD3.png
密码是简单的"b"重复填充长度

在C++我使用了md5的实现:zedwood.com/article/cpp-md5-function
在Java中,我使用了这个站点上的第二个实现:http://www.asjava.com/core-java/java-md5-example/

在递归C++实现中,我的循环代码是在单独的类中完成的:

class bruteChar {
    string charset;
    char last_char;
    string str;
    string double_start;
    char reverse_charset[256];
  private:
    string next(string s)
    {
        size_t length = s.size()-1;
        if(length == 0)
        {
            if( s[0]==last_char)
                return double_start;
            return string(1, charset[reverse_charset[s[length]]+1]);
        }
        if(s[length] == last_char)
            return next(s.substr(0,length))+charset[0];
        else
            return str.substr(0,length)+string(1, charset[reverse_charset[s[length]]+1]);
    };
  public:
    void start (string chars)
    {
        charset = chars;
        str=charset[0];
        last_char=charset[charset.size()-1];
        double_start=charset[0];
        double_start+=charset[0];
        for(size_t i = 0; i < charset.size(); ++i)
            reverse_charset[charset[i]]=i;
        reverse_charset[charset[charset.size()]]=0;
    }
    string next()
    {
        str=next(str);
        return str;
    }
};

在Java中,我使用了一个自定义类

public class picochar {
    public static char[] charset = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ".toCharArray(); 
    int num;
    int mod;
    picochar(int init, int mod)
    {
        num = init%mod;
    }
    picochar(char init, int mod)
    {
        for(int i = 0; i < mod; i++)
        {
            if(charset[i] == init)
                num = i;
        }  
    }
    public char get()
    {
        return charset[num];
    }
    public boolean equals(char  ch)
    {
        return (get() == ch);
    }
    public void increment()
    {
        num++;
    }
}

和以下方法

public static String next(String s) {
    int length = s.length();
    picochar pc = new picochar(s.charAt(length - 1),mod);
    if(pc.equals(picochar.charset[mod-1]))
        return length > 1 ? next(s.substring(0, length - 1)) + 'a' : "aa";
    pc.increment();
    return s.substring(0, length - 1) + pc.get();
}

为什么Java在计算哈希方面比C++更有效?
我是否只是在 Java 中使用了一个高效的 MD5 实现,而在 C++ 中使用了一个糟糕的实现?
我认为C++会比Java快得多,因为Java必须通过JVM运行所有内容,而C是本机完成的。

然而,Java远远超过了C++解决方案。如果这仅仅是由于我在C++程序中编码不佳,我将如何解决这个问题?

编辑以删除不同的C++程序,现在两个解决方案都递归循环。

我做了一些时间,计算了在没有散列的情况下循环需要多长时间,这里的Java是C的两倍,这是@Dunes解释的。当重新编码为不使用substr()递归地使用,而是改变原始字符串时,C的速度大约是Java的两倍。

我做了一些测试,对哈希"hello"进行 1<<25 次哈希处理需要多长时间,并发现了一些奇怪的东西——Java 似乎"预热"得更快,虽然一开始速度较慢,但很快就会赶上 C 实现。
经过几秒钟的哈希处理后,C++会有类似的性能提升,但收益远不及Java

那么为什么Java预热更好呢?

看起来 c++ 实现如此缓慢的原因是因为您按值传递字符串。也就是说,每次使用字符串参数调用方法或返回字符串时,程序都必须创建整个字符串的全新副本。

然而,由于Java具有不可变的字符串,因此它可以传递同一字符串的不同视图。 String.substring 不会复制后备字符数组。相反,新的字符串对象只是跟踪与后备字符数组相关的起始索引和长度。当不明智地使用子字符串时,它可能会导致内存泄漏 - 只要原始的百万字符支持数组存在,一个 char 视图就会保持活动状态。

事实证明,我使用的是效率低下的 md5 实现。
以下是计算 227 个哈希所花费的时间与 openssl 所花费的时间

openssl v1
17.4911
openssl v2
14.9546
custom
291.201