Linux c++新操作慢得令人难以置信
Linux C++ new operator incredibly slow
我有双启动PC, Debian 8 64位和Windows 10 64位。我在c++中输入了两个代码，实现了带有DSW算法和深堆的BST树。在这两个代码中都有使用new操作符添加100000个数据(结构)节点的函数。在Windows上，代码使用最新的TDM GCC编译器(Dev c++)编译，运行时间不超过1秒，但在Linux上，它们使用默认的GCC编译器编译，运行时间超过20秒。为什么差异如此之大?是编译器的问题还是操作系统的问题?我注意到添加函数太慢了。我读到新的操作符在Linux上是"线程安全的"，这可能会使它变慢很多，但我不知道它实际上是这个原因。在另一台装有Win7的电脑上，运行时间也不到1秒。我相信Linux程序应该比Windows程序运行得快。那么到底出了什么问题呢?在Linux上加速运行是可能的吗?
我的BST+DSW代码https://ideone.com/tFvxbt
#include <iostream>
#include <time.h>
#include <cstdlib>
#include <stdio.h>
using namespace std;
struct Node
{
int Key;
Node* Left_Child;
Node* Right_Child;
Node* Father;
};
void Initialization(Node* &Ref_Root)
{
Ref_Root = 0;
}
Node* Find_Node(Node* &Ref_Root, int Key)
{
if (!Ref_Root) return 0;
Node* Temp = Ref_Root;
while (true)
{
if (Temp->Key == Key) return Temp;
if (Key < Temp->Key)
{
if (!Temp->Left_Child) return 0;
Temp = Temp->Left_Child;
continue;
}
if (Key > Temp->Key)
{
if (!Temp->Right_Child) return 0;
Temp = Temp->Right_Child;
continue;
}
}
}
int Ten_To_One_Million_Ten(void)
{
int Number = 0;
while (Number > 1000010 || Number < 10)
{
Number = (rand() << 5) + rand()%32;
}
return Number;
}
bool Add_Node(Node* &Ref_Root, int Key)
{
if (!Ref_Root)
{
Ref_Root = new Node;
Ref_Root->Left_Child = 0;
Ref_Root->Right_Child = 0;
Ref_Root->Father = 0;
Ref_Root->Key = Key;
return true;
}
if (Find_Node(Ref_Root, Key) != 0) return false;
Node* Temp;
Temp = Ref_Root;
while (true)
{
if (Key < Temp->Key)
{
if (Temp->Left_Child)
{
Temp = Temp->Left_Child;
continue;
}
if (!Temp->Left_Child)
{
Temp->Left_Child = new Node;
Temp->Left_Child->Left_Child = 0;
Temp->Left_Child->Right_Child = 0;
Temp->Left_Child->Father = Temp;
Temp->Left_Child->Key = Key;
return true;
}
}
if (Key > Temp->Key)
{
if (Temp->Right_Child)
{
Temp = Temp->Right_Child;
continue;
}
if (!Temp->Right_Child)
{
Temp->Right_Child = new Node;
Temp->Right_Child->Left_Child = 0;
Temp->Right_Child->Right_Child = 0;
Temp->Right_Child->Father = Temp;
Temp->Right_Child->Key = Key;
return true;
}
}
}
}
void Create_Tree(Node* &Ref_Root, int X)
{
int i = X;
while (i > 0)
{
if (Add_Node(Ref_Root, Ten_To_One_Million_Ten())) --i;
}
}
bool Delete_Node(Node* &Ref_Root, int Key)
{
if (!Ref_Root) return false;
Node* Temp;
Node* Father;
if (Ref_Root->Key == Key)
{
if (!Ref_Root->Left_Child && !Ref_Root->Right_Child)
{
delete Ref_Root;
Ref_Root = 0;
return true;
}
if (Ref_Root->Left_Child && !Ref_Root->Right_Child)
{
Temp = Ref_Root;
Ref_Root = Ref_Root->Left_Child;
delete Temp;
return true;
}
if (!Ref_Root->Left_Child && Ref_Root->Right_Child)
{
Temp = Ref_Root;
Ref_Root = Ref_Root->Right_Child;
delete Temp;
return true;
}
if (Ref_Root->Left_Child && Ref_Root->Right_Child)
{
if (!Ref_Root->Left_Child->Right_Child)
{
Temp = Ref_Root->Left_Child;
Temp->Right_Child = Ref_Root->Right_Child;
delete Ref_Root;
Ref_Root = Temp;
return true;
}
Temp = Ref_Root->Left_Child;
Father = Ref_Root;
while (Temp->Right_Child)
{
Father = Temp;
Temp = Temp->Right_Child;
}
if (!Temp->Left_Child)
{
Father->Right_Child = 0;
Temp->Left_Child = Ref_Root->Left_Child;
Temp->Right_Child = Ref_Root->Right_Child;
delete Ref_Root;
Ref_Root = Temp;
return true;
}
if (Temp->Left_Child)
{
Father->Right_Child = Temp->Left_Child;
Temp->Left_Child = Ref_Root->Left_Child;
Temp->Right_Child = Ref_Root->Right_Child;
delete Ref_Root;
Ref_Root = Temp;
return true;
}
}
}
Temp = Find_Node(Ref_Root, Key);
if (Temp == 0) return false;
Father = Temp->Father;
if (!Temp->Left_Child && !Temp->Right_Child)
{
if (Father->Left_Child && Father->Left_Child->Key == Temp->Key) Father->Left_Child = 0;
if (Father->Right_Child && Father->Right_Child->Key == Temp->Key) Father->Right_Child = 0;
delete Temp;
return true;
}
if (Temp->Left_Child && !Temp->Right_Child)
{
if (Father->Left_Child && Father->Left_Child->Key == Temp->Key) Father->Left_Child = Temp->Left_Child;
if (Father->Right_Child && Father->Right_Child->Key == Temp->Key) Father->Right_Child = Temp->Left_Child;
delete Temp;
return true;
}
if (!Temp->Left_Child && Temp->Right_Child)
{
if (Father->Left_Child && Father->Left_Child->Key == Temp->Key) Father->Left_Child = Temp->Right_Child;
if (Father->Right_Child && Father->Right_Child->Key == Temp->Key) Father->Right_Child = Temp->Right_Child;
delete Temp;
return true;
}
if (Temp->Left_Child && Temp->Right_Child)
{
if (!Temp->Left_Child->Right_Child)
{
Temp->Left_Child->Right_Child = Temp->Right_Child;
if (Father->Left_Child && Father->Left_Child->Key == Temp->Key) Father->Left_Child = Temp->Left_Child;
if (Father->Right_Child && Father->Right_Child->Key == Temp->Key) Father->Right_Child = Temp->Left_Child;
delete Temp;
return true;
}
if (Temp->Left_Child->Right_Child)
{
Node* Temp2 = Temp->Left_Child;
Node* Temp3 = Temp->Left_Child->Right_Child;
while (Temp3->Right_Child)
{
Temp2 = Temp3;
Temp3 = Temp3->Right_Child;
}
if (!Temp3->Left_Child)
{
if (Father->Left_Child && Father->Left_Child->Key == Temp->Key) Father->Left_Child = Temp3;
if (Father->Right_Child && Father->Right_Child->Key == Temp->Key) Father->Right_Child = Temp3;
Temp2->Right_Child = 0;
Temp3->Right_Child = Temp->Right_Child;
Temp3->Left_Child = Temp->Left_Child;
delete Temp;
return true;
}
if (Temp3->Left_Child)
{
if (Father->Left_Child && Father->Left_Child->Key == Temp->Key) Father->Left_Child = Temp3;
if (Father->Right_Child && Father->Right_Child->Key == Temp->Key) Father->Right_Child = Temp3;
Temp2->Right_Child = Temp3->Left_Child;
Temp3->Right_Child = Temp->Right_Child;
Temp3->Left_Child = Temp->Left_Child;
delete Temp;
return true;
}
}
}
}
void Rotate_Left(Node* &Ref_Root, Node* Ref_Node)
{
if (!Ref_Root) return;
if (!Ref_Node->Right_Child) return;
Node* Right_Child = Ref_Node->Right_Child;
if (!Ref_Node->Father)
{
Ref_Node->Right_Child = Right_Child->Left_Child; //
if (Right_Child->Left_Child) Right_Child->Left_Child->Father = Ref_Node; //
Right_Child->Left_Child = Ref_Node; //
Right_Child->Father = 0;
Ref_Node->Father = Right_Child; //
Ref_Root = Right_Child;
}
else
{
Node* Father = Ref_Node->Father;
bool Is_Left_Child = true;
if (Father->Right_Child && Father->Right_Child->Key == Ref_Node->Key) Is_Left_Child = false;
Ref_Node->Right_Child = Right_Child->Left_Child; //
if (Right_Child->Left_Child) Right_Child->Left_Child->Father = Ref_Node; //
Right_Child->Left_Child = Ref_Node; //
Ref_Node->Father = Right_Child; //
Right_Child->Father = Father;
if (Is_Left_Child == true) Father->Left_Child = Right_Child;
else Father->Right_Child = Right_Child;
}
}
void Rotate_Right(Node* &Ref_Root, Node* Ref_Node)
{
if (!Ref_Root) return;
if (!Ref_Node->Left_Child) return;
Node* Left_Child = Ref_Node->Left_Child;
if (!Ref_Node->Father)
{
Ref_Node->Left_Child = Left_Child->Right_Child;
if (Left_Child->Right_Child) Left_Child->Right_Child->Father = Ref_Node;
Left_Child->Right_Child = Ref_Node;
Left_Child->Father = 0;
Ref_Node->Father = Left_Child;
Ref_Root = Left_Child;
}
else
{
Node* Father = Ref_Node->Father;
bool Is_Left_Child = true;
if (Father->Right_Child && Father->Right_Child->Key == Ref_Node->Key) Is_Left_Child = false;
Ref_Node->Left_Child = Left_Child->Right_Child;
if (Left_Child->Right_Child) Left_Child->Right_Child->Father = Ref_Node;
Left_Child->Right_Child = Ref_Node;
Ref_Node->Father = Left_Child;
Left_Child->Father = Father;
if (Is_Left_Child == true) Father->Left_Child = Left_Child;
else Father->Right_Child = Left_Child;
}
}
int Log2(int N)
{
int T = 1;
while (T < N) T <<= 1;
if (T > N) T >>= 1;
return T;
}
void DSW(Node* &Ref_Root)
{
if (!Ref_Root) return;
int Nodes_Counter = 1;
while (Ref_Root->Left_Child) Rotate_Right(Ref_Root, Ref_Root);
Node* Ref_Node = Ref_Root->Right_Child;
if (!Ref_Node) return;
while (Ref_Node)
{
if (Ref_Node->Left_Child)
{
Rotate_Right(Ref_Root, Ref_Node);
Ref_Node = Ref_Node->Father;
}
else
{
++Nodes_Counter;
Ref_Node = Ref_Node->Right_Child;
}
}
int N = Nodes_Counter + 1 - Log2(Nodes_Counter + 1);
Ref_Node = Ref_Root;
for (int i = 0; i < N; ++i)
{
Rotate_Left(Ref_Root,Ref_Node);
Ref_Node = Ref_Node->Father->Right_Child;
}
int X = Nodes_Counter - N;
while(X > 1)
{
X >>= 1;
Ref_Node = Ref_Root;
for(int i = 0; i < X; ++i)
{
Rotate_Left(Ref_Root,Ref_Node);
Ref_Node = Ref_Node->Father->Right_Child;
}
}
}
void Print_In_Order(Node* &Ref_Root)
{
if (!Ref_Root) return;
if (Ref_Root->Left_Child) Print_In_Order(Ref_Root->Left_Child);
cout << Ref_Root->Key << endl;
if (Ref_Root->Right_Child) Print_In_Order(Ref_Root->Right_Child);
}
int Calculate_Height(Node* &Ref_Node)
{
int Left_Height = 0;
int Right_Height = 0;
if (Ref_Node->Left_Child) Left_Height = Calculate_Height(Ref_Node->Left_Child);
if (Ref_Node->Right_Child) Right_Height = Calculate_Height(Ref_Node->Right_Child);
if (Left_Height > Right_Height)
{
++Left_Height;
return Left_Height;
}
if (Left_Height <= Right_Height)
{
++Right_Height;
return Right_Height;
}
}
int main()
{
int X1, X2;
FILE* fp = fopen("inlab04.txt", "r");
if (fp == NULL) return -1;
fscanf (fp, "%d %d", &X1, &X2);
fclose(fp);
clock_t begin, end;
double time_spent;
begin = clock();
srand(time(NULL));
Node* Root;
Initialization(Root);
Create_Tree(Root, X1);
cout << "Wysokosc drzewa dla X1 przed wykonaniem DSW: " << Calculate_Height(Root) << endl;
DSW(Root);
cout << "Wysokosc drzewa dla X1 po wykonaniu DSW: " << Calculate_Height(Root) << endl;
while (Root) Delete_Node(Root, Root->Key);
Create_Tree(Root, X2);
cout << "Wysokosc drzewa dla X2 przed wykonaniem DSW: " << Calculate_Height(Root) << endl;
DSW(Root);
cout << "Wysokosc drzewa dla X2 po wykonaniu DSW: " << Calculate_Height(Root) << endl;
end = clock();
time_spent = (double)(end - begin) / CLOCKS_PER_SEC;
cout << "Program wykonal sie w: " << time_spent << " sekund" << endl;
return 0;
}
您需要一个inlab04.txt来运行它，它包含数字:255 100000
考虑到98%的时间都花在这个函数上，我重写了你的"get a number"函数:
int Ten_To_One_Million_Ten(void)
{
unsigned Number = (((unsigned)rand() << 5) + (unsigned)rand()%32) % 1000000 + 10;
assert(Number >= 10 && Number <= 1000010);
return Number;
}
现在，在我的机器上，根据程序自己的测量，使用clang++(大约4周前的3.7版本)需要0.0839秒，根据Linux的time命令需要0.089秒。
如果我将X2再大一个0，则运行程序需要12s，并且93%的时间在Add_Node中，int_malloc最终占总执行时间的0.17%，operator new占0.03%。
我相当肯定我们可以肯定地说new不是这里的问题…(即使在我改进的随机函数之后，get-a-随机数功能也只占总执行时间的2%左右——换句话说，计算一个随机数的时间大约是operator new的10倍)。
相关文章：
- 为什么在popback(）操作之后，它仍然打印完整的矢量
- 重载操作程序时出错>>用于类中的字符串 memebr
- 对字符串进行位操作
- 我可以在 C++ 中的函数体之外进行操作吗?
- MPI突然停止了对多个核心的操作
- 如何在信号处理程序和普通函数中对全局变量进行互斥读写操作
- 对字符数组中的元素执行逐位操作
- 如何在directx/c++中进行平移/缩放操作
- 逐位操作的隐式类型转换
- 为什么一个向量上的多线程操作很慢
- 排序时无法执行交换操作.我做的时候它会崩溃.为什么
- 位移操作和位掩码未检测到重复字符
- 如何进行特定的位操作?
- 当我们进行一些操作时，应该使用什么'std::string'或'std::stringstream'?
- 字符串操作 - 字符计数
- C 操作太令人困惑
- 提升文件系统的速度慢得令人难以置信
- 令人难以置信的庞大数字C++
- 编译后首次执行速度慢得令人难以置信，除非"obvious"所有循环都将停止
- Linux c++新操作慢得令人难以置信
