c - Arduino 字符串替换函数和自定义字符数组替换函数

Question

我计划交替一些字符串操作，特别是“替换”。我看到一些关于Arduino中String类型效率的文章(例如https://hackingmajenkoblog.wordpress.com/2016/02/04/the-evils-of-arduino-strings/)。当然，仅使用 String 并不麻烦，但我考虑了 String 对象的时间效率。所以我尝试仅使用字符数组来处理字符串的替换。

首先，我仅使用一些“字符数组”创建了一个“替换”函数。然后，我尝试通过执行很多相同的操作来与传统的字符串操作进行比较。由于 calloc() 的一些原因，我认为这两个代码并不完全相同，但要使用该函数，我认为 calloc() 对于我的函数至关重要。

我使用 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1延迟600ms，使用字符串导致468ms延迟。两次操作的最终结果是相同的。我尝试缩短参数的长度，并且该函数似乎成功运行。然而，基于字符数组的操作速度较慢。而且基于字符串的操作似乎没有错误。我运行了一天的草图，但没有发现任何“效率”的情况。我是不是注意力错乱了？使用基于字符数组的操作会比基于字符串的操作更好吗？或者说，速度的降低仅仅是因为我缺乏编程经验造成的？

Answer 1

你的函数写得很糟糕。它是如此糟糕——甚至分析它也没有任何意义。 BTW忘记了uC开发中的递归。始终思考算法。在这里，您可以更简单且绝对更高效:

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:

1. 可修改
2. 足够大以容纳修改后的字符串

but to use the function I thought calloc() is essential for my function.

在对 uC 进行编程时忘记 malloc 和 friend 。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”机制在这里惨败