为什么在C中复制文件比C快得多?

前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了为什么在C中复制文件比C快得多?前端之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。
我已经在一个相当大的C项目上工作了几个星期了.我最初的目标是使用这个项目来了解C11,只使用纯C代码,并避免手工分配和C结构.不过,我觉得这个问题会迫使我用C来做一个小功能,我想知道为什么.

基本上我有一个保存功能,将一个较大的二进制文件复制到一个单独的位置,然后我更改其中的数据.这些文件本身是最大大小为700MB的CD图像.这是我使用的原始C代码

std::ios::sync_with_stdio(false);

std::ifstream in(infile,std::ios::binary);
std::ofstream out(outfile,std::ios::binary);

std::copy(std::istreambuf_iterator<char>(in),std::istreambuf_iterator<char>(),std::ostreambuf_iterator<char>(out));

out.close();
in.close();@H_301_5@ 
 

当与690MB文件一起使用时,此代码几乎不足4分钟才能完成.我已经运行了多个文件,它总是相同的结果; 3分钟以内没有.但是,我也发现以下方法运行得更快一些,但仍然没有C:

std::ios::sync_with_stdio(false);

std::ifstream in(infile,std::ios::binary);

out << in.rdbuf();

out.close();
in.close();@H_301_5@ 
 

这一次花了24秒,但仍比C慢20倍.

在环顾四周后,我发现有人需要写一个80GB的文件,看到他可以使用C全速写入文件.我决定尝试一下这个代码

FILE *in = fopen(infile,"rb");
FILE *out = fopen(outfile,"wb");

char buf[1024];
int read = 0;

//  Read data in 1kb chunks and write to output file
while ((read = fread(buf,1,1024,in)) == 1024)
{
  fwrite(buf,out);
}

//  If there is any data left over write it out
fwrite(buf,read,out);

fclose(out);
fclose(in);@H_301_5@ 
 

结果非常令人震惊.以下是在许多不同文件上运行多次的基准测试之一:

File Size: 565,371,408 bytes
C  :   1.539s | 350.345 MB/s
C++:  24.754s | 21.7815 MB/s - out << in.rdbuf()
C++: 220.555s | 2.44465 MB/s - std::copy()@H_301_5@ 
 

这个巨大差异的原因是什么?我知道C不符合普通C的性能,但是348MB / s的差异是巨大的.有没有我失踪的东西?

编辑:

我在Windows 8.1 64位操作系统上使用Visual Studio 2013进行编译.

编辑2:

阅读约翰·兹温克的答案后,我决定走平台特定的路线.由于我仍然想让我的项目跨平台,我把一个快速的例子.我真的不知道这些在Windows之外的其他系统是否工作,但我可以在以后测试Linux.我不能测试OSX,但我认为copyfile看起来像一个简单的功能,所以我认为它是正确的.

请记住,您需要使用相同的#ifdef逻辑来包含平台特定的头.

void copy(std::string infile,std::string outfile)
{
#ifdef _WIN32 || _WIN64
  //  Windows
  CopyFileA(infile.c_str(),outfile.c_str(),false);
#elif __APPLE__
  //  OSX
  copyfile(infile.c_str(),NULL,COPYFILE_DATA);
#elif __linux
  //  Linux
  struct stat stat_buf;
  int in_fd,out_fd;
  offset_t offset = 0;

  in_fd = open(infile.c_str(),O_RDONLY);
  fstat(in_fd,&stat_buf);
  out_fd = open(outfile.c_str(),O_WRONLY | O_CREAT,stat_buf.st_mode);

  sendfile(out_fd,in_fd,&offset,stat_buf.st_size);

  close(out_fd);
  close(in_fd);
#endif
}@H_301_5@

解决方法

首先,您还应该使用CLI在相同的机器上复制相同的文件.

其次,如果要达到最高性能,则需要使用平台特定的API.在Windows上可能是CopyFile / CopyFileEx,在Mac OS上它是copyfile,而在Linux上它是sendfile.其中一些(绝对是sendfile)提供了使用C或C中的基本便携式东西无法实现的性能.其中一些(CopyFileEx和copyfile)提供了额外的功能,例如复制文件系统属性和可选的进度回调.

您可以看到一些基准测试显示发送文件的速度可以快得多:Copy a file in a sane,safe and efficient way

最后,令人遗憾的是,C iostreams在许多平台上都不如C文件I / O那么快.如果您关心性能,您可能会更好地使用C功能.在进行运行时速度重要的编程竞赛时,遇到了这个问题:使用scanf和printf而不是cin和cout在许多系统上有很大的区别.

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