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C++高性能转换大小写算法

简述

有一个需求,是需要将URL中的query参数的key全部转换为小写或者大写,键值对的数量有点多,但全部都是英文字母,无需考虑非字母的情况。
实现比较快的做法是使用STL或C标准库中的转换接口,如下:

#include  
#include  
#include 

// 字符串中的大写字符转小写
std::string strtolower(std::string s)
{
    transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::tolower);
    return s;
}

// 字符串中的小写字符转大写
std::string strtoupper(std::string s)
{
    transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::toupper);
    return s;
}

这个方法虽然很好,但是效率不是很高。
分析了一下ascii码的码值,发现大小写字母的ascii码之间是有规律的。

原理

英文字母的ASCII码值表示如下

对比一下其二进制形式

从对比的结果可以看出,大写字母与小写字母的差别仅是一个比特位的不同
因为它们的这个规律,可以写出下面的转换函数(如果输入不是字母,转出的结果会有错误)
可以查看数字0-9的ascii码值,可以看出它们的第6位都是0,所以转为小写的算法不会影响数字的值。
转小写算法中受到影响的,只有ascii码二进制表示中第六位为0的部分。其中非字母部分如下表

#include 
#include 
#include 
// 更优化
std::string strtoupper(std::string s)
{
    if(s.empty()){return s;}
    size_t len = s.size() + 1;
    size_t alignlen = len + 8 - (len % 8);
    s.resize(alignlen);
    size_t ec = alignlen / 8;
    uint64_t* p8 = (uint64_t*)s.data();
    for(size_t i=0;i<ec;++i){ p8[i]="" &="0xDFDFDFDFDFDFDFDF;" }="" s.resize(len-1);="" return="" s;="" 未做进一步优化="" std::string="" strtolower(std::string="" s)="" {="" size_t="" len="s.size();" ec="len" 8;="" uint64_t*="" p8="(uint64_t*)s.data();" for(size_t="" i="0;i<ec;++i){" |="0x2020202020202020;" uint8_t*="" p1="(uint8_t*)(p8" +="" ec);="" %="8;" p1[i]="" }

性能测试

测试代码如下:

int main()
{
    //std::cout << "Hello, world!n";
    for(size_t i=0;i<1000000;++i){ std::string="" s="strtoupper("qwertyuiopasdfghjklzxcvbnm````````QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM");" std::cout<<s<<std::endl;="" }="" return="" 0;="" }

编译时候请勿优化,否则可能被优化掉!
测试结果如下:
使用STL算法结果如下

time ./teststl
./teststl  7.88s user 0.03s system 100% cpu 7.904 total

自写代码测试结果如下

time ./test
./test  0.93s user 0.00s system 99% cpu 0.928 total

可以看到,其性能有差异。(应用场景有限)

:http://www.linuxidc.com/Linux/2017-12/149966.htm

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