从 {fmt} 中获得最佳性能

Question

我需要将 FILETIME 值格式化为宽字符串缓冲区，并且配置提供了格式字符串。

我实际上在做什么：

• Config 提供格式字符串：L"{YYYY}-{MM}-{DD} {hh}:{mm}:{ss}.{mmm}"

• 将 FILETIME 转换为系统时间：

    SYSTEMTIME stUTC;
    FileTimeToSystemTime(&fileTime, &stUTC);

• 用
格式化字符串

    fmt::format_to(std::back_inserter(buffer), strFormat,        
             fmt::arg(L"YYYY", stUTC.wYear),
             fmt::arg(L"MM", stUTC.wMonth),
             fmt::arg(L"DD", stUTC.wDay),
             fmt::arg(L"hh", stUTC.wHour),
             fmt::arg(L"mm", stUTC.wMinute),
             fmt::arg(L"ss", stUTC.wSecond),
             fmt::arg(L"mmm", stUTC.wMilliseconds));

我完全理解服务是要付出代价的 :) 但我的代码调用此语句数百万次，并且性能损失明显存在（超过 6% 的 CPU 使用率）。

欢迎“任何我可以做的改进此代码”。

我看到 {fmt} 有一个 time API support。 不幸的是，它似乎无法格式化时间/日期的毫秒部分，并且需要从FILETIME 到std::time_t 的一些转换工作...

我是否应该忘记“自定义”格式字符串并为FILETIME（或SYSTEMTIME）类型提供自定义格式器？这会显着提升性能吗？

如果您能提供任何指导，我将不胜感激。

Answer 1

在 cmets 中，我建议将您的自定义时间格式字符串解析为一个简单的状态机。它甚至不必是这样的状态机。它只是一系列线性指令。

目前，fmt 类需要做一些工作来解析格式类型，然后将整数转换为零填充字符串。尽管不太可能，但它有可能像我将要建议的那样进行了高度优化。

基本思想是有一个（大）查找表，当然可以在运行时生成，但为了快速说明：

const wchar_t zeroPad4[10000][5] = { L"0000", L"0001", L"0002", ..., L"9999" };

如果需要，您可以有 1 位、2 位和 3 位查找表，或者如果您只添加偏移量，则可以识别这些值都包含在 4 位查找表中。

所以要输出一个数字，您只需要知道SYSTEMTIME 中的偏移量是什么，该值是什么类型，以及要应用什么字符串偏移量（0 表示 4 位，1 表示 3 位等） .它使事情变得更简单，因为SYSTEMTIME 中的所有结构元素都是相同的类型。您应该合理地假设没有值需要范围检查，尽管如果不确定，您可以添加。

你可以这样配置：

struct Output {
    int dataOffset;  // offset into SYSTEMTIME struct
    int count;       // extra adjustment after string lookup
};

文字字符串呢？好吧，您可以复制这些内容，也可以重新调整Output 的用途，以使用负数dataOffset 表示格式字符串中的起始位置，并使用count 保存在该模式下要输出的字符数。如果您需要额外的输出模式，请使用 mode 成员扩展此结构。

Anwyay，让我们以您的字符串L"{YYYY}-{MM}-{DD} {hh}:{mm}:{ss}.{mmm}" 为例。解析后，您将得到：

Output outputs[] {
    { offsetof(SYSTEMTIME, wYear), 0 },         // "{YYYY}"
    { -6, 1 },                                  // "-"
    { offsetof(SYSTEMTIME, wMonth), 2 },        // "{MM}"
    { -11, 1 },                                 // "-"
    { offsetof(SYSTEMTIME, wDay), 2 },          // "{DD}"
    { -16, 1 },                                 // " "
    // etc...  you get the idea
    { offsetof(SYSTEMTIME, wMilliseconds), 1 }, // "{mmm}"
    { -1, 0 },                                  // terminate
};

当您有 SYSTEMTIME 作为输入、指向原始格式字符串的指针、查找表和这个基本指令数组时，您可以继续将结果输出到一个预先确定大小的缓冲区非常快。

我相信你可以想出代码来有效地执行这些指令。

这种方法的主要缺点是查找表的大小可能会导致缓存问题。但是，大多数查找将发生在前 100 个元素中。您也可以将表格压缩为普通的char 值，然后在复制时注入wchar_t 零字节。

与往常一样：实验、测量并享受乐趣！