C++性能优化实践2---选择合适的容器

有很多性能问题，在系统使用的初期，不大能看出来，因为使用量的很小。随着系统的不断深入使用，性能问题才出现，尤其是那种24*7都要不停运行的程序。

下面的一个例子，是经常在项目中都会用到的.ini配置文件生成和解析的过程
比如

[section1]
   key1 = value1 ;here is comment
   key2 = value2
[section2]
   key3 = value3
   key4 = value4

当然WinAPI也提供了 WritePrivateProfileString, GetPrivateProfileString两个API来读写这种文件格式，但是
每次使用都会打开文件来读写，性能非常低，只适用于小规模的数据读写。

看我们的代码：

#define  _TD_INI_H_

#include  < list >
#include  < fstream >
using   namespace  std;
class  KEV_VALUE
{
public :
        KEV_VALUE(){m_bIsGarbage = FALSE;m_bSingleLine = FALSE;};
         virtual   ~ KEV_VALUE(){};
         string  m_key;
         string  m_value;
        BOOL m_bIsGarbage;
        BOOL m_bSingleLine;
};
typedef list < KEV_VALUE >  LIST_KEY_VELUE;

class  SECTION
{
public :
        SECTION(){};
         virtual   ~ SECTION(){};
         string  m_section;
        LIST_KEY_VELUE m_listKeyValue;
};
typedef list < SECTION >  LIST_SECTION;

class  CTDIni  
{
public :
        CTDIni(  void  );
         virtual   ~ CTDIni(  void  );
        BOOL UpdateData( BOOL bSave = true  );
         void  SetFileName(  const  CHAR  * lpstrFileName );
        BOOL GetLastSectionName(  string &  str );
        BOOL AddSection(  const  CHAR  * lpstrSection );
        BOOL DeleteSection(  const  CHAR  * lpstrSection);
        BOOL ReadSection(  const  CHAR  * lpszSection,  string &  str );        
        BOOL SetKeyValue(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKey,  const  CHAR  * lpstrValue );
        BOOL SetKeyValue(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKey,  const  INT32 nValue );
        BOOL GetKeyValue(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKey, CHAR  * lpstrValue );
        BOOL DeleteKeyValue(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKey );
        BOOL ChangeKeyName(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKeyOld,  const  CHAR  * lpstrKeyNew );
        BOOL ChangeSectionName(  const  CHAR  * lpstrSectionOld,  const  CHAR  * lpstrSectionNew );
private :
        LIST_SECTION m_sections;
         string  m_strFileName;
        BOOL AddGarbage(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrGarbage, BOOL bSingleLine = FALSE );
};

#endif   //  !defined(_TD_INI_H_)

这个是解析类的声明，重要的是它的数据结构，它采用了两级链表的结构，第一级是所有section的list,第二级是section下面的key-value的list.
下面是其中的实现代码片断

BOOL CTDIni::SetKeyValue(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKey,  const  CHAR  * lpstrValue )
{
        LIST_SECTION::iterator i;
         for ( i  =  m_sections.begin(); i  !=  m_sections.end(); i ++  )
        {
                 if ( ( * i).m_section  ==  lpstrSection )
                {
                        LIST_KEY_VELUE::iterator j;
                         for ( j  =  ( * i).m_listKeyValue.begin(); j  !=  ( * i).m_listKeyValue.end(); j ++  )
                        {
                                 if ( ( * j).m_key  ==  lpstrKey )
                                {
                                        ( * j).m_value  =  lpstrValue;
                                         return  TRUE;
                                }
                        }

                        KEV_VALUE tmp;
                        tmp.m_key  =  lpstrKey;
                        tmp.m_value  =  lpstrValue;
                        ( * i).m_listKeyValue.push_back( tmp );
                         return  TRUE;
                }
        }
         return  FALSE;
}

上面的一个方法是添加一个值到配置中去，它的算法是首先查找它所在的section,然后查找所在的key,
最后决定是insert还是update.

这样性能问题就来了，当数据不断增加，SetKeyValue所需要的时间呈N*N的方式增长。很可怕。CPU的占用率也会跑到很高。

最后，我们不得不进行优化，因为在我们的项目中，不存在相同的section，也没有相同的key,所以我们使用map，使得查找时间变成常数级别。(即使有相同的key&section,也可以使用multimap)

优化后的数据结构是这样的

#include  < string >
#include  < stdio.h >
#include  < list >
#include  < map >
#include  < fstream >

using   namespace  std;

struct  VELUE
{
         string  m_value;
        BOOL m_bIsGarbage;
        BOOL m_bSingleLine;
};

typedef std::map < std:: string ,VELUE >  MAP_KEY_VELUE;

typedef std::map < std:: string ,MAP_KEY_VELUE >   MAP_SECTION;

class  CTDIni  
{
public :
        CTDIni(  void  );
         virtual   ~ CTDIni(  void  );

        BOOL UpdateData( BOOL bSave = true  );

         void  SetFileName(  const  CHAR  * lpstrFileName );

        BOOL GetLastSectionName(  string &  str );

        BOOL AddSection(  const  CHAR  * lpstrSection );
        BOOL DeleteSection(  const  CHAR  * lpstrSection);
        BOOL ReadSection(  const  CHAR  * lpszSection,  string &  str );        
        BOOL IsExistSection(  const  CHAR  * lpstrSection);

        BOOL SetKeyValue(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKey,  const  CHAR  * lpstrValue );
        BOOL SetKeyValue(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKey,  const  INT32 nValue );
        BOOL GetKeyValue(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKey, CHAR  * lpstrValue );
        BOOL DeleteKeyValue(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKey );
        BOOL ChangeKeyName(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKeyOld,  const  CHAR  * lpstrKeyNew );
        BOOL ChangeSectionName(  const  CHAR  * lpstrSectionOld,  const  CHAR  * lpstrSectionNew );
private :
        MAP_SECTION m_sections;
         string  m_strFileName;
        BOOL AddGarbage(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrGarbage, BOOL bSingleLine = FALSE );
};

SetKeyValue那个方法的实现是这样：

BOOL CTDIni::SetKeyValue(  const  CHAR  * lpstrSection,  const  CHAR  * lpstrKey,  const  CHAR  * lpstrValue )
{
        MAP_SECTION::iterator i;
        MAP_KEY_VELUE::iterator j;

        i  =  m_sections.find(lpstrSection);
         if  ( i  ==  m_sections.end())
        {
                 return  FALSE;
        }

        j  =  i -> second.find(lpstrKey);
         if ( j  !=  i -> second.end())  // update
        {
                j -> second.m_value  =  lpstrValue;
        }
         else   // insert
        {
                VELUE tmp;
                tmp.m_value  =  lpstrValue;
                tmp.m_bSingleLine  =   false ;
                tmp.m_bIsGarbage  =   false ;
                i -> second[lpstrKey]  =  tmp;
        }
         return  TRUE;
}

两者的性能差距有多大？超过你的想象