C++如何实现高性能转换大小写算法

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简述

最近工作中遇到一个需求，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
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<
-- 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
STL算法部分主要由头文件,,组成。要使用 STL中的算法函数必须包含头文件，对于数值算法须包含，中则定义了一些模板类，用来声明函数对象。
STL中算法大致分为四类：
       1、非可变序列算法：指不直接修改其所操作的容器内容的算法。
       2、可变序列算法：指可以修改它们所操作的容器内容的算法。
       3、排序算法：包括对序列进行排序和合并的算法、搜索算法以及有序序列上的集合操作。
       4、数值算法：对容器内容进行数值计算。
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）
感谢各位的阅读！关于“C++如何实现高性能转换大小写算法”这篇文章就分享到这里了，希望以上内容可以对大家有一定的帮助，让大家可以学到更多知识，如果觉得文章不错，可以把它分享出去让更多的人看到吧！
            
            
                        

            本文名称：C++如何实现高性能转换大小写算法            

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