我目前正在用 C++ 编写一个程序,其中包括读取大量大型文本文件。每个都有大约 400.000 行,在极端情况下每行有 4000 或更多字符。为了进行测试,我使用
ifstream
阅读了其中一个文件以及我在 cplusplus.com 上找到的实现。在我的机器上,大约需要 60 秒,考虑到我的工作流程,这个时间相当长了。有没有直接的方法可以提高阅读速度?
我使用的代码或多或少是这样的:
string tmpString;
ifstream txtFile(path);
if(txtFile.is_open())
{
while(txtFile.good())
{
m_numLines++;
getline(txtFile, tmpString);
}
txtFile.close();
}
备注:
readline
,因为我想计算行数ifstream
实例化为二进制并没有使读取速度更快经过多次来回讨论,非常感谢sehe投入这么多时间,我非常感激!
更新:请务必检查初始答案下方的(令人惊讶的)更新
内存映射文件对我很有帮助1:
#include <boost/iostreams/device/mapped_file.hpp> // for mmap
#include <algorithm> // for std::find
#include <iostream> // for std::cout
#include <cstring>
int main()
{
boost::iostreams::mapped_file mmap("input.txt", boost::iostreams::mapped_file::readonly);
auto f = mmap.const_data();
auto l = f + mmap.size();
uintmax_t m_numLines = 0;
while (f && f!=l)
if ((f = static_cast<const char*>(memchr(f, '\n', l-f))))
m_numLines++, f++;
std::cout << "m_numLines = " << m_numLines << "\n";
}
这应该相当快。
如果它可以帮助您测试这种方法,这里有一个版本直接使用
mmap
而不是使用Boost:在Coliru上查看它
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <cstring>
// for mmap:
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
const char* map_file(const char* fname, size_t& length);
int main()
{
size_t length;
auto f = map_file("test.cpp", length);
auto l = f + length;
uintmax_t m_numLines = 0;
while (f && f!=l)
if ((f = static_cast<const char*>(memchr(f, '\n', l-f))))
m_numLines++, f++;
std::cout << "m_numLines = " << m_numLines << "\n";
}
void handle_error(const char* msg) {
perror(msg);
exit(255);
}
const char* map_file(const char* fname, size_t& length)
{
int fd = open(fname, O_RDONLY);
if (fd == -1)
handle_error("open");
// obtain file size
struct stat sb;
if (fstat(fd, &sb) == -1)
handle_error("fstat");
length = sb.st_size;
const char* addr = static_cast<const char*>(mmap(NULL, length, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0u));
if (addr == MAP_FAILED)
handle_error("mmap");
// TODO close fd at some point in time, call munmap(...)
return addr;
}
通过查看 GNU coreutils 的源代码,我发现了我可以从中挤出的最后一点性能
wc
。令我惊讶的是,使用以下(大大简化的)改编自 wc
的代码,与上面的内存映射文件一起运行的时间约为 84% :
static uintmax_t wc(char const *fname)
{
static const auto BUFFER_SIZE = 16*1024;
int fd = open(fname, O_RDONLY);
if(fd == -1)
handle_error("open");
/* Advise the kernel of our access pattern. */
posix_fadvise(fd, 0, 0, 1); // FDADVICE_SEQUENTIAL
char buf[BUFFER_SIZE + 1];
uintmax_t lines = 0;
while(size_t bytes_read = read(fd, buf, BUFFER_SIZE))
{
if(bytes_read == (size_t)-1)
handle_error("read failed");
if (!bytes_read)
break;
for(char *p = buf; (p = (char*) memchr(p, '\n', (buf + bytes_read) - p)); ++p)
++lines;
}
return lines;
}
1 参见例如这里的基准:如何快速解析 C++ 中的空格分隔的浮点数?
4000 * 400,000 = 1.6 GB 如果您的硬盘驱动器不是 SSD,您可能会获得约 100 MB/s 的顺序读取。仅 I/O 就需要 16 秒。
由于您没有详细说明您使用的具体代码或您需要如何解析这些文件(您是否需要逐行读取它,系统是否有大量RAM,您可以将整个文件读取到大RAM中吗?缓冲区然后解析它?)您几乎无法加快该过程。
按顺序读取文件时,内存映射文件不会提供任何性能改进。也许手动解析大块的新行而不是使用“getline”会提供改进。
编辑经过一些学习(感谢@sehe)。这是我可能会使用的内存映射解决方案。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <errno.h>
int main() {
char* fName = "big.txt";
//
struct stat sb;
long cntr = 0;
int fd, lineLen;
char *data;
char *line;
// map the file
fd = open(fName, O_RDONLY);
fstat(fd, &sb);
//// int pageSize;
//// pageSize = getpagesize();
//// data = mmap((caddr_t)0, pageSize, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, pageSize);
data = mmap((caddr_t)0, sb.st_size, PROT_READ, MAP_PRIVATE, fd, 0);
line = data;
// get lines
while(cntr < sb.st_size) {
lineLen = 0;
line = data;
// find the next line
while(*data != '\n' && cntr < sb.st_size) {
data++;
cntr++;
lineLen++;
}
/***** PROCESS LINE *****/
// ... processLine(line, lineLen);
}
return 0;
}
Neil Kirk,不幸的是我无法回复您的评论(没有足够的声誉),但我对 ifstream 和 stringstream 进行了性能测试,并且逐行读取文本文件的性能完全相同。
std::stringstream stream;
std::string line;
while(std::getline(stream, line)) {
}
对于 106MB 的文件,这需要 1426 毫秒。
std::ifstream stream;
std::string line;
while(ifstream.good()) {
getline(stream, line);
}
同一文件需要 1433 毫秒。
下面的代码更快:
const int MAX_LENGTH = 524288;
char* line = new char[MAX_LENGTH];
while (iStream.getline(line, MAX_LENGTH) && strlen(line) > 0) {
}
同一文件需要 884 毫秒。 这只是有点棘手,因为您必须设置缓冲区的最大大小(即输入文件中每行的最大长度)。
作为具有一点竞争性编程背景的人,我可以告诉你:至少对于像整数解析这样的简单事情,C 中的主要成本是锁定文件流(默认情况下是为多线程完成的)。请改用
unlocked_stdio
版本(fgetc_unlocked()
、fread_unlocked()
)。对于 C++,常见的做法是使用 std::ios::sync_with_stdio(false)
,但我不知道它是否和 unlocked_stdio
一样快。
这里是我的标准整数解析代码供参考。正如我所说,它比 scanf 快很多,主要是因为没有锁定流。对我来说,它和我以前使用过的最好的手工编码 mmap 或自定义缓冲版本一样快,而且没有疯狂的维护债务。
int readint(void)
{
int n, c;
n = getchar_unlocked() - '0';
while ((c = getchar_unlocked()) > ' ')
n = 10*n + c-'0';
return n;
}
(注意:只有在任意两个整数之间恰好有一个非数字字符时,此方法才有效)。
当然,如果可能的话,避免内存分配...
Random file access
或使用
binary mode
。对于顺序,这很大,但仍然取决于您正在阅读的内容。