如果你实现一个公共的工具函数，有多种实现方式，你怎么测试性能呢？是循环多少次，然后打印一下起止时间，计算耗时吗？这样当然没问题。但是每次都类似的需求，都会写很多冗余的代码来进行耗时统计，另外也缺乏灵活性。有没有方便的方式来测试呢？有，Google家的benchmark性能测试框架。
编译安装google benchmark
github地址如下：
https://github.com/google/benchmark
下载benchmark的最新release代码。
wget https://github.com/google/benchmark/archive/refs/tags/v1.6.0.tar.gz tar xvf v1.6.0.tar.gz
我这里直接wget下载它最小的release包，当然你也可以用git clone它的源码。解压之后出现一个源码目录benchmark-1.6.0，接着我们使用cmake编译它。
不指定cmake参数的话，cmake执行完会提升缺少依赖库：googletest（即gtest）。如果你没有安装gtest的话，也没关系。可以用cmake参数移除该依赖。
cd benchmark-1.6.0/ cmake -DBENCHMARK_ENABLE_GTEST_TESTS=OFF . make -j $(nproc)
上面的-j $(nproc)会自动获取你的CPU核数，然后开始多核并行编译。cmake 执行后会生成Makefile文件，然后就能make了。
实战演练，split的性能对比
我们以字符串切分为例，实战演练一把benchmark的基本使用方法。由于C++没有官方提供字符串的split函数，所以我们可能见到过各种各样的实现方式。比如：
void split0(std::vector<std::string>& vec, std::string str, char delim) { std::stringstream ss(str); std::string word; while (std::getline(ss, word, delim)) { vec.push_back(word); } } void split1(std::vector<std::string>& vec, std::string str, char delim) { size_t pos = str.find(delim); while (pos != std::string::npos) { vec.emplace_back(str, 0, pos); std::string new_s = str.substr(pos+1); str.swap(new_s); pos = str.find(delim); } if (str.size() > 0) { vec.push_back(str); } } void split2(std::vector<std::string> &vec, std::string str, char delim) { size_t start = str.find_first_not_of(delim); size_t end; while (start != std::string::npos) { end = str.find_first_of(delim, start + 1); if (end == std::string::npos) { //vec.push_back(str.substr(start)); vec.emplace_back(str, start); break; } else { //vec.push_back(str.substr(start, end - start)); vec.emplace_back(str, start, end - start); } start = str.find_first_not_of(delim, end + 1); } } void split3(std::vector<std::string> &vec, std::string str, char delim) { int start = 0; while (start < str.size()) { size_t end = str.find(delim, start); if (end == std::string::npos) { vec.emplace_back(str, start); break; } vec.emplace_back(str, start, end-start); start = end + 1; } }
这里我们简化问题，只考虑分隔符是单个字符的情况，不考虑字符串作为分隔符的情况，也不考虑连续空格是否要压缩成一个空格。另外还有大家常用的boost::split()。以及C语言中的strtok_r()。
void strtok_split(std::vector<std::string> &vec, std::string str, char delim) { const int MAX_BUF_SIZE = 1024; char* save = NULL; char buf[MAX_BUF_SIZE]; char del[2] = ""; del[0] = delim; int ret = snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", str.c_str()); if (ret < 0) { return; } char* token = strtok_r(buf, del, &save); while (token != NULL) { vec.emplace_back(token); token = strtok_r(NULL, del, &save); } }
使用benchmark做测试的时候要新增一个static函数，在其中调用你要测试的函数。
用法如下：
// 测试字符串 const std::string global_str = "1234_56_890_abcd_efg_hijk_lmn_opq_rst_uvw_xyz_1111_222_444"; static void BM_split0(benchmark::State& state) { for (auto _ : state) { std::vector<std::string> vec; split0(vec, global_str, '_'); } } static void BM_split1(benchmark::State& state) { for (auto _ : state) { std::vector<std::string> vec; split1(vec, global_str, '_'); } }
... 类似的我们把split2、split3、strtok_split也定义一下测试函数 每个static函数定义完成之后，都要调用一次宏函数BENCHMARK才能纳入测试用例中。
BENCHMARK(BM_split0); BENCHMARK(BM_split1); BENCHMARK(BM_split2); BENCHMARK(BM_split3); BENCHMARK(strtok_split);
当然如果你觉得上面代码太冗余的话，其实可以抽成一个宏函数，因为他们的基本套路是一样的：
#define BM(func) static void BM_##func(benchmark::State& state) { \ for (auto _ : state) { \ std::vector<std::string> vec; \ func(vec, global_str, '_'); \ } \ } \ BENCHMARK(BM_##func); BM(split0) BM(split1) BM(split2) BM(split3) BM(strtok_split)
我们也测试一下boost::split()的性能，它一般有两种用法，搭配boost::is_any_of()或者自己手写lambda：
boost::split(vec, global_str, boost::is_any_of("_")); // 或 boost::split(vec, global_str, [](char c) {return c == '_';});
测一下它们：
static void BM_boost_split0(benchmark::State& state) { for (auto _ : state) { std::vector<std::string> vec; boost::split(vec, global_str, boost::is_any_of("_")); } } BENCHMARK(BM_boost_split0); static void BM_boost_split1(benchmark::State& state) { for (auto _ : state) { std::vector<std::string> vec; boost::split(vec, global_str, [](char c) {return c == '_';}); } } BENCHMARK(BM_boost_split1);
最后在定义完之后，最后再调用一个宏函数。实现原理暂且不表，其中封装了main()函数。
BENCHMARK_MAIN();
编译这个代码：
g++ $^ -o $@ -I ~/local/include -std=c++11 -L ~/local/lib -lbenchmark -pthread
注意指定一下benchmark和boost的头文件路径以及libenchmark.a的库路径。
编译完成，然后运行：
之所以这里截了个图，而不是贴的文本，是因为我觉得这个输出的颜色尤其舒服！
Time就是运行的平均耗时，Iterations是运行的迭代次数。因为每个测试用例都是跑（基本）相同时间的，所以Time和Iterations是基本成反比的，因为毕竟运行一次的时间越短，同样时间内能执行的次数就越多嘛！
Time表示的是真实时间，CPU表示的是CPU时间，一般CPU时间会小于Time的时间。我这个在我的WSL上测试的，二者是一样的。
好了，这就是benchmark的入门教程了，十分简单是不是。当然benchmark还有一些高级的用法，本文就先不介绍了。
另外上面关于split函数测试的结论，你可以自行修改编译器的优化级别来看一下性能排名是否有变化。当然了C++17开始引入了string_view，对于split的实现可以更高效了。感兴趣的话可以阅读这篇文章：
在线benchmark
前面讲到的测试流程，需要自己下载安装benchmark，然后写代码进行测试。有没有更方便的手段呢？有！
有一个在线benchmark的网站：
可以直接在网页上做benchmark，测试代码编写方法和前文一样。给大家截图看下这个网站：
右侧有一些功能按钮：
来点击一下“Run Benchmark”
默认展示的Charts（图表），可以切换到Assembly（汇编）看一下汇编代码：
