使用 的 C++ 程序运行速度很慢

Question

int main(){
  double one, zero, bias;
  double max = -2.0;
  string plaintext, ciphertext, firstFourStr, lastFourStr;
  bitset<16> V;
  bitset<16> base("0000110000001011");
  bitset<16> targetKey;
  for(int k=0; k<16; k++){
    ifstream plaintexts ("plaintexts.txt");
    ifstream ciphertexts ("ciphertext07.txt");
    bitset<12> tmpBs(k);
    bitset<16> add(tmpBs.to_string()+"0000");
    bitset<16> guessedKey1(add^base);
    for(int j=0; j<16; j++){
      bitset<4> tmpBs2(j);
      bitset<16> add2(tmpBs2.to_string()+"000000000000");
      bitset<16> guessedKey(guessedKey1^add2);
      one = zero = 0.0;
      for(int i=0; i<20000; i++){
        getline(plaintexts, plaintext);
        getline(ciphertexts, ciphertext);
        bitset<16> pTxt(plaintext);
        bitset<16> cTxt(ciphertext);
        V = guessedKey^cTxt;
        bitset<4> firstFour((V.to_string()).substr(0,4));
        bitset<4> secondFour((V.to_string()).substr(4,4));
        bitset<4> thirdFour((V.to_string()).substr(8,4));
        bitset<4> lastFour((V.to_string()).substr(12,4));
        bitset<16> U(sBoxInverse(firstFour)+sBoxInverse(secondFour)+sBoxInverse(thirdFour)+sBoxInverse(lastFour));
        if((U[2]^U[6]^U[10]^U[14]^pTxt[4]^pTxt[7]^pTxt[12]^pTxt[15]) == 0) zero++;
        else one++;
      }
      plaintexts.close();
      ciphertexts.close();
      bias = zero/(zero+one)-0.5;
      if(bias < 0) bias *= -1;
      if(max <= bias){
        max = bias;
        targetKey = guessedKey;
      }
      cout << bias << endl;
    }
  }
  cout << targetKey << ": " << max << endl;
}

我正在做密码学作业，这是我为获取 key 而编写的程序。但它运行得很慢。我试图用更简单的代码替换一些代码行，以检查是否像 to_string() 或 set() 这样的操作导致了问题，但似乎它们与问题无关。那么是什么原因导致程序运行缓慢呢？

Answer 1

可能该代码中最慢的不是 std::bitset，而是广泛(且不必要)使用 std::string操纵他们。例如:

 bitset<16> add2(tmpBs2.to_string()+"000000000000");

需要从一个 bitset 创建一个 std::string，通过将它与常量 C 字符串连接来创建一个新的 std::string，然后将结果重新解释为一个 std::bitset。

将 std::bitset 作为无符号整数并使用按位运算符和移位会更好。