字符串拷贝函数memcpy()、strncpy()和snprintf()性能之比较

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:

 david@u1110-hp:~/wrk/tmp/cstring$ cat test_memcpy.c
 #include
 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:

 #include
 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：

 #include
 #include

 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：

 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：

 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：

 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$

 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：

 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。