Как найти производительность контейнера

Тест производительности контейнеров и указателей на объекты

Вступление

В данной статье рассмотрен тест производительности заполнения (push_back) контейнеров объектами, содержащими разные типы указателей на разные типы данных. Тест комплексный, сочетающий в себе типичные задачи создания указателя на объект, копирование объекта, заполнение контейнера, освобождение выделенной под объект памяти средствами умного указателя и стандартным оператором delete. Будут протестированы три контейнера стандартной библиотеки шаблонов – vector, list, deque, три вида указателей – std::shared_ptr, std::auto_ptr и простой указатель. В качестве испытуемых типов данных (на которые будут создаваться указатели) использованы long, std::string, char, произвольный класс.

Описание теста

Исходный код написан в среде MS Visual Studio 2010, и требует от компилятора поддержку лямбда функций.
Пусть некоторый класс содержит описание указателя T на тип данных Type. Конструктор будет создавать объект, и инициализировать переданным параметром. Конструктор копирования будет копировать значение, находящееся по адресу указанного объекта, а также его имя и требование выводить в консоль сообщения о жизни объекта.

template< class T, typename Type >
class test_type_and_smart_pointer
{
public:
test_type_and_smart_pointer( std::string const& val, bool msg, Type type_val )
	: _msg( msg ), _name( val )
{
	if( _msg )
		std::cout << "created " << _name << std::endl; 
	x.reset( new Type );
	*x = type_val;
}
~test_type_and_smart_pointer()
{
	if( _msg )
		std::cout << "deleted " << _name << std::endl; 

}
test_type_and_smart_pointer(const test_type_and_smart_pointer & W)
{
	if( W._msg )
		std::cout << "copied " << W._name << std::endl; 
	this->x.reset( new Type );
	*(this->x) = *(W.x);
	this->_name = W._name;
	this->_msg = W._msg;
}
private:
T x;
bool _msg;
std::string _name;
};

Параметры шаблона:

• class T – подразумеваемый класс умного указателя,
• typename Type – тип данных создаваемого объекта.

Члены класса test_type_and_smart_pointer:

• T x — непосредственно сам указатель на объект,
• bool _msg — флаг вывода информационных сообщений,
• std::string _name – имя созданного объекта.

Создадим подобный класс для случая, если указатель T на тип Type будет стандартным.

template< class T, typename Type >
class test_type_and_simple_pointer
{
public:
test_type_and_simple_pointer( std::string const& val, bool msg, Type type_val )
	: _msg( msg ), _name( val )
{
	if( _msg )
		std::cout << "created " << _name << std::endl; 
	x = new Type;
	*x = type_val;
}
~test_type_and_simple_pointer()
{
	delete x;
	if( _msg )
		std::cout << "deleted " << _name << std::endl; 

}
test_type_and_simple_pointer(const test_type_and_simple_pointer & W)
{
	if( W._msg )
		std::cout << "copied " << W._name << std::endl; 
	this->x = new Type( *(W.x) );
	this->_name = W._name;
	this->_msg = W._msg;
}
private:
T x;
bool _msg;
std::string _name;
};

Теперь нужны функции, создающие выше описанные объекты:

template< typename _Ptr, typename T, typename Container, bool msg >
void test_smart_ptr( bool big_data, T val )
{
using namespace std;
test_type_and_smart_pointer< _Ptr, T > x( "a001", msg, val );
test_type_and_smart_pointer< _Ptr, T > x2( x );
Container cnt;
cnt.push_back( x );
cnt.push_back( x2 );
if( big_data )
	for( int i = 0; i <= 100; i++ )
	{
		test_type_and_smart_pointer< _Ptr, T > xx( "a002", msg, val );
		test_type_and_smart_pointer< _Ptr, T > xx2( xx );
		cnt.push_back( xx );
		cnt.push_back( xx2 );
	}

	cnt.clear();
}

template< typename T, typename Container, bool msg >
void test_simple_ptr( bool big_data, T val )
{
using namespace std;
test_type_and_simple_pointer< T*, T> x( "b001", msg, val );
test_type_and_simple_pointer< T*, T> x2( x );
Container cnt;
cnt.push_back( x );
cnt.push_back( x2 );
if( big_data )
	for( int i = 0; i <= 100; i++ )
	{
		test_type_and_simple_pointer< T*, T> xx( "b002", msg, val );
		test_type_and_simple_pointer< T*, T> xx2( xx );
		cnt.push_back( xx );
		cnt.push_back( xx2 );
	}
	cnt.clear();
}

Например, эти функции будут работать в двух режимах: создание пары указателей на объекты и размещение их в контейнере, и циклическое создание указателей на объекты и заполнение контейнера.
Время, затраченное на исполнение функций test_smart_ptr и test_simple_ptr будет измерять _time_test:

double _time_test(  std::function< void() > test_func, unsigned int times )
{
using namespace std;
double start = 0, end = 0;
start = GetTickCount();
for( unsigned int i = 0; i < times; i++ )
{
	test_func();
}
end = GetTickCount() - start;
//cout << "Elapsed ms: " << end <<
//	" for " << times << " times " << endl;
return end;
}

Необходимые заголовочные файлы:

#include "iostream"
#include "string"
#include "vector"
#include "list"
#include "deque "

#include <Windows.h>
#include "functional" 

В качестве объекта произвольного типа использован простейший класс без динамических выделений памяти.

class some_obj
{
public:
	some_obj()
	{
		i = 90000;
		s = "1231231231231231231232";
		d = 39482.27392;
	}
	~some_obj()
	{
	}
private:
	int i;
	std::string s;
	double d;
};

Итак, как проводился тест. Описаны 72 лямбда функции, каждая из которых при завершении приводит кучу в исходное состояние.

int main()
{
using namespace std;

const long long_val = 900000000;
const char ch = 'a';
const string str = "abc";
	///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

auto f_01 = [&]() -> void
{ test_smart_ptr< shared_ptr< long >, long, vector< test_type_and_smart_pointer< shared_ptr< long >, long > >, false >( false, long_val ); };
auto f_02 = [&]() -> void
{ test_smart_ptr< shared_ptr< char >, char, vector< test_type_and_smart_pointer< shared_ptr< char >, char > >, false >( false, ch ); };
auto f_03 = [&]() -> void
{ test_smart_ptr< shared_ptr< string >, string, vector< test_type_and_smart_pointer< shared_ptr< string >, string > >, false >( false, str ); };
auto f_04 = [&]() -> void
{ 
some_obj x;
test_smart_ptr< shared_ptr< some_obj >, some_obj, vector< test_type_and_smart_pointer< shared_ptr< some_obj >, some_obj > >, false >( false, x ); 
};

...
_time_test( f_01, 100000 );
_time_test( f_02, 100000 );
_time_test( f_03, 100000 );
_time_test( f_04, 100000 );

...

return 0;
}

Полный код функции main не приведен, ввиду громоздкости, но по первому блоку лямбда функций для указателя shared_ptr общая тенденция комбинаций параметров шаблонов видна.

Каждая функция f_nn выполнялась 15 раз и результат измерения усреднен (запуск был в релизном режиме не из под студии). За единицу принято самое малое затраченное время, т.е. остальные значения приведены в пропорции.

Результаты теста

Цветом обозначен наиболее быстрый тип данных по каждому типу указателя среди всех контейнеров:

Наиболее быстрые типы данных по каждому контейнеру среди всех типов указателей:

Наиболее быстрый контейнер при заполнении по всем типам данных и по всем указателям:

Что полезное можно извлечь?

Во-первых, по результатам теста видно, какой контейнер заполняется быстрее.
Во-вторых, понятно как в пропорциональном соотношении по скорости работают указатели на типичных задачах.

В
зарубежной литературе логистическая
система
определяется как процесс «планирования
и координации всех аспектов физического
движения материалов, компонентов и
готовой продукции для минимизации общих
затрат и обеспечения желаемого уровня
сервиса».
Цели и результаты функционирования
логистических контейнерных систем
описываются соответствующими
экономическими показателями. Основными
показателями функционирования
контейнерной системы, характеризующими
плановое задание и зависящую от нее
степень достижения глобальной цели
обслуживаемой системы, являются плановый
Q_пл
и фактический Q_фак
объемы контейнеризируемого груза,
доставляемого потребителю в течение
планового договорного (контрактного)
периода Т.

Объемные
Q_пл(Т),
Q_фак(Т)
показатели характеризуют в натуральном
выражении плановый и фактический объем
доставляемого потребителю груза. Так
как физические величины объемов
поставляемого продукта не учитывают
повторяемость некоторых дополнительных
технологических и коммерческих операций
и даже этапов функциональных процессов
доставки продукта, то фактический объем
работы, выполненной контейнерной
системой, может охарактеризоваться
показателями:

К_пл.р—
плановый коэффициент дополнительной
работы, являющийся отношением планируемого,
с учетом необходимого набора дополнительных
операций доставки, объема перемещенного
груза
к планируемому физическому объемугруза, доставляемого конечному
потребителю:

(10.1)

–
коэффициент, характеризующий набор
дополнительных операций при транспортировке
груза;

К_фак.р.—
фактический коэффициент дополнительной
работы, являющийся отношением фактического,
с учетом реально сложившегося набора
операций доставки, объема перемещенного
груза
к фактическому физическому объемугруза, доставленного конечному
потребителю:

(10.2)

Сопоставление
К_фак.р
и К_пл.р
позволит охарактеризовать степень
организованности контейнерной системы.
Технологические операции доставки,
обусловленные хозяйственными связями,
могут осуществляться в сроки, превышающие
нормативные и с использованием смежных
элементов (складов, транспорта, средств
механизации грузовых работ и др.),
отличающиеся от планово-расчетных.

В
соответствии с этим используются
показатели количественно и качественно
характеризующие работу контейнерного
парка, которые могут быть сформированы
в следующие основные группы:

Показатели,
характеризующие структуру и размер
контейнерного парка.

Под
структурой контейнерного парка
рассматривается доля определенного
набора средств контейнеризации и
пакетирования, предназначенных для
доставки грузов различной номенклатуры
в соответствующих
производственно-транспортно-складских
процессах.

Размер
контейнерного парка характеризуется
в натуральных показателях и денежном
выражении. К натуральным показателям
относятся: общее количество единиц
контейнеров в парке, количество единиц
контейнеров по каждому типоразмеру,
количество условных единиц контейнеров
и количество контейнеро-тонн.

В
натуральном выражении размер контейнерного
парка характеризуется следующими
показателями:

-инвентарный
парк контейнеров, включающий находящихся
в работе на различных этапах процесса
доставки груза и возврата порожних
контейнеров, а также в резерве, ремонте
и техническом обслуживании;

-эксплутационный
парк контейнеров, включающий средства
контейнеризации, находящиеся в работе
и постоянном резерве, т.е. в таком резерве,
когда избыточные контейнеры используются
в функциональных процессах наравне с
основными.

Степень
изменения структуры контейнерного
парка в результате выбытия и технического
прогресса оценивается:

-коэффициентом
выбытия, являющимся отношением суммы
затрат на приобретение выбывших
контейнеров К_выб.
к общей сумме затрат на приобретение
всего парка контейнеров ΣК:

(10.3)

-коэффициентом
обновления контейнерного парка,
являющимся отношением суммы затрат на
приобретение новых типоразмеров
контейнеров К_ввод.
к общей сумме затрат на приобретение
всего парка контейнеров ΣК:

(10.4)

Показатели,
характеризующие использование
контейнерного парка

Основным
результативным показателем степени
использования контейнерного парка
является производительность П_пр.
средств контейнеризации, определяемая
как отношение суммарного объема груза
,
доставленного контейнером за плановый
период Т_пл
всем i-тым
потребителям к величине планового
периода Т_пл.:

(10.5)

Важным
показателем, характеризующим использование
парка контейнеров и учитывающим
расстояние транспортирования грузов,
является объем поставляемого груза,
приходящийся на единицу расстояния
транспортирования:

(10.6)

где
ΣL(Т)
—
суммарное расстояние, на которое
транспортируются грузы в течение
планового периода.

Для
оценки степени использования
грузоподъемности контейнера применяется
коэффициент использования грузоподъемности
k_гр.,
определяемый отношением фактического
объема
Q_фак
,
доставленного в контейнерах груза к
нормативному объему груза Q_норм.,
который можно было доставить при полном
использовании грузоподъемности
контейнера:

(10.7)

Основным
показателем, характеризующим степень
использования контейнера во времени,
является время полного оборота контейнера
Т_об.
В общем виде время полного оборота
контейнера включает время на выполнение
всех технологических и коммерческих
операций процесса доставки продуктов
в контейнерах от начала его формирования
(загрузки) у отправителя до окончательной
разгрузки у потребителя, а также процесса
возврата порожних контейнеров до момента
его последующего формирования. В
соответствии с этим
Т_об.
определяется:

(10.8)

где
t_гр.
—
время на выполнение грузовых
(погрузочно-разгрузочных,
подъемно-транспортных) операций процесса
доставки груженых и порожних контейнеров);

R_пор.i
(i=1,
2,
3,…, n)
—
грузовые операции с порожними контейнерами;

R_гр.i
(i=1,
2, 3,…,
n)
—
грузовые операции с гружеными контейнерами;

t_скл.
—
время нахождения сформированных
контейнеров на этапах складирования;

—время
нахождения порожних контейнеров на
этапах складирования;

t_ком.оп.
— время на выполнение коммерческих
операций процесса доставки сформированных
и порожних контейнеров;

C_фор.j
(j=1,
2, 3,…, m)
— коммерческие операции с сформированными
контейнерами;

C_пор.j
(j=1,
2, 3,…, m)
— коммерческие операции с порожними
контейнерами;

t_тран
— время на выполнение транспортных
операций процесса доставки сформированных
и порожних контейнеров;

M_фор.l
(l=1,
2,…, p)
— транспортные операции с сформированными
контейнерами;

M_пор.l
(l=1,
2,…, p)
— транспортные операции с порожними
контейнерами.

От
величины оборота контейнера Т_об.
в значительной мере зависит число
оборотов N_о6..
контейнеров за плановый период, которое
определяется по формуле:

(10.9)

здесь
Т_рт
—
время нахождения контейнера в плановых
ремонтах и техническом обслуживании.

С
целью общего анализа степени использования
контейнеров целесообразно определять
коэффициент использования числа оборотов
контейнера k_об.,
который является отношением фактического
числа оборотов N_факт.
к расчетному
N_расч.:

(10.10)

Соседние файлы в папке Экономика жд

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #