Arduino字符串替换功能和自定义字符数组替换功能答案

【问题标题】：Arduino String's replace function and customized replace function with char arrayArduino字符串替换功能和自定义字符数组替换功能
【发布时间】：2019-06-25 06:51:39
【问题描述】：

我打算替换一些字符串操作，尤其是“替换”。我在Arduino中看到了一些关于String类型效率的文章（例如，https://hackingmajenkoblog.wordpress.com/2016/02/04/the-evils-of-arduino-strings/）。当然只使用 String 并不麻烦，但我考虑了 String 对象的时间效率。所以我尝试只用字符数组来处理字符串的替换。

首先，我只使用一些“字符数组”创建了一个“替换”功能。然后，我尝试通过执行许多相同的操作来与传统的字符串操作进行比较。由于 calloc() 的某些原因，我认为这两个代码并不完全相同，但要使用我认为 calloc() 对我的函数至关重要的函数。

我使用了 Nucleo-K432LC 评估板和 Arduino 1.8.9。

#define strpos(A, B) (int) (strstr(A, B) - A)

char* replace_char(char* dst, char* needle, char* replacer) {
    int offset;
    int k;
    int ns, rep;
    char* temp;
    if (strlen(dst) + strlen(needle) < strlen(replacer) + strlen(dst)) {
        ns = strlen(replacer) - strlen(needle) + strlen(dst) + 1; rep = 1;
    }
    else {
        ns = strlen(dst) + strlen(needle) + 1; rep = 0;
    }
    temp = (char*)calloc(ns, sizeof(char));
    strcpy(temp, dst);
    if ((offset = strpos(dst, needle)) < 0) return NULL;
    for (k = 0; (k < strlen(replacer)) && replacer[k] != '\0'; ++k)
        temp[k + offset] = replacer[k];
    for (k += offset; k < strlen(replacer) - strlen(needle) + strlen(rep ? dst : temp); ++k)
        temp[k] = dst[k - strlen(replacer) + strlen(needle)];
    temp[k] = '\0';
    if (strpos(temp, needle) < 0) {
        dst = temp;
        return temp;
    }
    else
        return replace_char(temp, needle, replacer);
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

void loop() {
    unsigned long t0 = millis();

    for (int k = 0; k < 10000; ++k) {
        char* str = (char*) calloc(16, sizeof(char));
        char* str2 = "NANA";
        char* str3 = "1234KAHCS1234";
        strcat(str, "KKNANAHAHACA");
        char* newstr = replace_char(str, str2, str3);
        if (k >= 9999)
            Serial.println(newstr);
        free(str);
        free(newstr);
    }
    Serial.println(millis() - t0);

    unsigned long t1 = millis();
    for (int k = 0; k < 10000; ++k) {
        String str = "";
        String str2 = "NANA";
        String str3 = "1234KAHCS1234";
        str.concat("KKNANAHAHACA");
        str.replace(str2, str3);
        if (k >= 9999)
            Serial.println(str);
    }
    Serial.println(millis() - t1);

    digitalWrite(LED_BUILTIN, !digitalRead(LED_BUILTIN));
    delay(1000);
}

我的STM32说字符数组使用一个延迟600ms，使用字符串导致468ms延迟。两次操作的最终结果相同。我试图缩短参数的长度，并且该函数似乎成功运行。但是，基于字符数组的操作速度较慢。此外，基于字符串的操作似乎没有错误。我运行了一天的草图，但我没有找到任何“效率”的案例。我是不是注意力不集中？使用基于字符数组的操作会比基于字符串的操作更好吗？或者，仅仅是因为我缺乏编程经验而导致的速度下降？

【问题讨论】：

您在 20 行函数中有 15 个 strlen 调用，请先尝试优化。
一方面，您不必要地多次调用strlen。
任何花费超过 1 毫秒的算法都是彻底的失败。此代码不可挽救。抛弃 PC 编程，抛弃堆分配，抛弃 Arduino，学习嵌入式系统。
@kiranBiradar 我想你指出的正是。我试图将一些 strlens 删除为预先分配的整数。实现了提速。函数运行 10000 次延迟 225 毫秒（字符数组）和 468 毫秒（字符串）。我想知道是否可以对其他部分进行一些优化。
您在这里编程的语言不是 C 而是 C++！我最讨厌 Arduino 编程！

标签： c arrays string arduino stm32

【解决方案1】：

你的函数写得太糟糕了。这太糟糕了——即使分析它也没有任何意义。顺便说一句，忘记了 uC 开发中的递归。始终考虑算法。在这里，您可以更简单，也更高效：

char *findAndReplace(char *haystack, const char *needle, const char *repl)
{
    size_t needle_len;
    size_t repl_len;
    size_t haystack_len;
    const char *pos = strstr(haystack, needle);

    if(pos)
    {
        needle_len = strlen(needle);
        repl_len = strlen(repl);
        haystack_len = strlen(haystack);

        if(needle_len != repl_len)
        {
            memmove((void *)(pos + repl_len), (void *)(pos + needle_len), haystack_len - (pos - haystack) + 1);
        }

        memcpy((void *)pos, (void *)repl, repl_len);
    }
    return haystack;
}

当然，干草堆必须是：

可修改
大到足以容纳修改后的字符串

但要使用我认为 calloc() 对我的功能至关重要的功能。

在编写 uC 时忘记 malloc 和朋友。否则你会遇到严重的问题。低内存环境中的动态内存分配有点棘手，“大型计算机”机制在这里失败了

【讨论】：