薛小嵩blog

在线 C++ 性能测试：Quick Bench 工具

 
  • 2024年 05月17日
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Quick Bench 简介

Quick Bench 是一个强大的在线 C++ 基准测试工具，让开发者能够快速比较不同代码实现的性能差异。无需复杂的环境配置，只需在浏览器中编写代码，就能获得精确的性能测试结果，使性能优化工作变得更加高效直观。

主要特点

  • 多编译器支持：可选择不同版本的 GCC、Clang 等编译器
  • C++ 标准灵活选择：支持从 C++11 到最新标准
  • 自定义编译选项：可添加特定的编译标志和优化级别
  • 精确的性能比较：自动计算 CPU time 与 noop time 比率，消除系统噪声
  • 结果可视化：直观图表展示不同实现的性能差异
  • 代码共享：生成唯一链接，方便分享结果与讨论
  • 汇编代码查看：可检查生成的汇编代码，深入分析性能问题

本地部署

如果需要在本地环境运行 Quick Bench，可以通过 Fred Tingaud 开发的 bench-runner Docker 容器实现：

  1. 克隆仓库：git clone https://github.com/FredTingaud/bench-runner.git
  2. 启动 Quick Bench：./quick-bench
  3. 启动 Build Bench：./build-bench

示例

案例1：vector vs. list 性能对比

下面是一个比较 std::vector 和 std::list 在不同场景下性能差异的例子：

static void VectorPushBack(benchmark::State& state) {
  for (auto _ : state) {
    std::vector<int> v;
    for (int i = 0; i < 1000; ++i)
      v.push_back(i);
    benchmark::DoNotOptimize(v.data());
  }
}
BENCHMARK(VectorPushBack);

static void ListPushBack(benchmark::State& state) {
  for (auto _ : state) {
    std::list<int> l;
    for (int i = 0; i < 1000; ++i)
      l.push_back(i);
    benchmark::DoNotOptimize(&l);
  }
}
BENCHMARK(ListPushBack);

vector-list-push-benchmark

案例2：字符串连接方法比较

static void StringPlus(benchmark::State& state) {
  for (auto _ : state) {
    std::string result;
    for (int i = 0; i < 100; ++i)
      result = result + "x";
    benchmark::DoNotOptimize(result);
  }
}
BENCHMARK(StringPlus);

static void StringAppend(benchmark::State& state) {
  for (auto _ : state) {
    std::string result;
    for (int i = 0; i < 100; ++i)
      result.append("x");
    benchmark::DoNotOptimize(result);
  }
}
BENCHMARK(StringAppend);

static void StringBuilder(benchmark::State& state) {
  for (auto _ : state) {
    std::string result;
    result.reserve(100);
    for (int i = 0; i < 100; ++i)
      result.append("x");
    benchmark::DoNotOptimize(result);
  }
}
BENCHMARK(StringBuilder);

string-append-benchmark

使用技巧

1. 使用 DoNotOptimize 和 ClobberMemory

为避免编译器过度优化掉基准测试代码，可使用：

benchmark::DoNotOptimize(var); // 确保变量被读取
benchmark::ClobberMemory(); // 防止指令重排

2. 定制测试参数

BENCHMARK(BenchmarkName)->Arg(8)->Arg(64)->Arg(512);
BENCHMARK(BenchmarkName)->Range(8, 8<<10);

3. 多线程

BENCHMARK(BenchmarkName)->Threads(2)->Threads(4)->Threads(8);
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