Wird printf auch dann noch Kosten verursachen, wenn ich die Ausgabe nach /dev/null umleite?

Wir haben einen Daemon, der viele Druckmeldungen enthält. Da wir an einem eingebetteten Gerät mit einer schwachen CPU und anderer eingeschränkter Hardware arbeiten, möchten wir alle Arten von Kosten (IO, CPU usw.) von printf-Nachrichten in unserer endgültigen Version minimieren. (Benutzer haben keine Konsole)

Mein Teamkollege und ich haben eine Meinungsverschiedenheit. Er meint, wir könnten einfach alles nach /dev/null umleiten. Es kostet keinen IO, also wird die Zuneigung minimal sein. Aber ich denke, es wird immer noch CPU kosten und wir definieren besser ein Makro für printf, damit wir “printf” umschreiben können (vielleicht nur zurück).

Also brauche ich ein paar Meinungen darüber, wer Recht hat. Wird Linux schlau genug sein, um printf zu optimieren? Ich bezweifle es wirklich.

Ja schon.

Wenn Sie die Standardausgabe des Programms umleiten zu /dev/nulljeder Anruf an printf(3) wertet weiterhin alle Argumente aus, und der Zeichenfolgenformatierungsprozess findet weiterhin vor dem Aufruf statt write(2), wodurch die vollständig formatierte Zeichenfolge in die Standardausgabe des Prozesses geschrieben wird. Auf der Kernel-Ebene werden die Daten nicht auf die Festplatte geschrieben, sondern von dem Handler verworfen, der dem speziellen Gerät zugeordnet ist /dev/null.

Im besten Fall umgehen oder vermeiden Sie also den Aufwand, die Argumente auszuwerten und an zu übergeben printfder String-Formatierungsjob dahinter printfund mindestens einen Systemaufruf, um die Daten tatsächlich zu schreiben, einfach durch Umleiten von stdout zu /dev/null. Nun, das ist ein echter Unterschied zu Linux. Die Implementierung gibt nur die Anzahl der Bytes zurück, die Sie schreiben wollten (angegeben durch das dritte Argument Ihres Aufrufs an write(2)) und ignoriert alles andere (siehe diese Antwort). Abhängig von der zu schreibenden Datenmenge und der Geschwindigkeit des Zielgeräts (Festplatte oder Terminal) kann der Leistungsunterschied stark variieren. Auf eingebetteten Systemen wird im Allgemeinen das Schreiben auf die Festplatte durch Umleiten auf unterbrochen /dev/null kann einige Systemressourcen für eine nicht triviale Menge an geschriebenen Daten einsparen.

Theoretisch könnte das Programm das zwar erkennen /dev/null und einige Optimierungen innerhalb der Einschränkungen der Standards durchführen, denen sie entsprechen (ISO C und POSIX), basierend auf dem allgemeinen Verständnis gängiger Implementierungen, tun sie dies praktisch nicht (dh mir ist kein Unix- oder Linux-System bekannt, das dies tut).

Der POSIX-Standard schreibt vor, dass für jeden Aufruf an die Standardausgabe geschrieben wird printf(3)daher ist es nicht standardkonform, den Aufruf von zu unterdrücken write(2) abhängig von den zugehörigen Dateideskriptoren. Weitere Einzelheiten zu den POSIX-Anforderungen finden Sie in Damons Antwort. Oh, und eine kurze Anmerkung: Alle Linux-Distributionen sind praktisch POSIX-konform, obwohl sie es nicht sind zertifiziert so zu sein.

Beachten Sie, dass, wenn Sie ersetzen printf vollständig, einige Nebenwirkungen können zum Beispiel schief gehen printf("%d%n", a++, &b). Wenn Sie die Ausgabe abhängig von der Programmausführungsumgebung wirklich unterdrücken müssen, ziehen Sie in Betracht, ein globales Flag zu setzen und printf zu beenden, um das Flag vor dem Drucken zu überprüfen – es wird das Programm nicht in einem Ausmaß verlangsamen, in dem der Leistungsverlust sichtbar ist , da es sich um eine einzelne Bedingungsprüfung handelt viel schneller als anrufen printf und die gesamte Zeichenfolgenformatierung durchführen.

Das printf Funktion Wille schreiben an stdout. Es entspricht nicht der Optimierung /dev/null. Daher müssen Sie den Formatstring analysieren und alle erforderlichen Argumente auswerten, und Sie haben mindestens einen Systemaufruf, und Sie kopieren einen Puffer in den Kernel-Adressraum (was im Vergleich zu den Kosten des Systemaufrufs vernachlässigbar ist). .

Diese Antwort basiert auf der spezifischen Dokumentation von POSIX.

Systemschnittstellen

dprintf, fprintf, printf, snprintf, sprintf – formatierte Ausgabe drucken

Die Funktion fprintf() soll die Ausgabe auf dem benannten Ausgabestrom platzieren. Die Funktion printf() soll die Ausgabe auf dem Standardausgabestrom stdout platzieren. Die sprintf()-Funktion platziert die Ausgabe gefolgt vom Null-Byte, ‘\0’, in aufeinanderfolgenden Bytes, beginnend bei *s; Es liegt in der Verantwortung des Benutzers sicherzustellen, dass genügend Platz vorhanden ist.

Basisdefinitionen

soll
Beschreibt für eine Implementierung, die POSIX.1-2017 entspricht, eine Funktion oder ein Verhalten, das obligatorisch ist. Eine Anwendung kann sich auf die Existenz der Funktion oder des Verhaltens verlassen.

Das printf Funktion schreibt an stdout. Wenn der Dateideskriptor verbunden ist mit stdout wird umgeleitet /dev/null dann wird nirgendwo eine Ausgabe geschrieben (aber es wird trotzdem geschrieben), aber der Aufruf an printf selbst und die Formatierung, die es tut, wird immer noch passieren.

Schreiben Sie Ihr eigenes, das printf() umschließt, indem Sie die printf()-Quelle als Richtlinie verwenden und sofort zurückkehren, wenn ein noprint-Flag gesetzt ist. Der Nachteil davon ist, dass beim tatsächlichen Drucken mehr Ressourcen verbraucht werden, da die Formatzeichenfolge zweimal analysiert werden muss. Aber es verbraucht vernachlässigbare Ressourcen, wenn es nicht druckt. Kann printf() nicht einfach ersetzen, da sich die zugrunde liegenden Aufrufe in printf() mit einer neueren Version der stdio-Bibliothek ändern können.

void printf2(const char *formatstring, …);

Im Allgemeinen darf eine Implementierung solche Optimierungen durchführen, wenn sie die beobachtbaren (funktionalen) Ausgaben des Programms nicht beeinflussen. Im Falle des printf()das würde bedeuten, dass, wenn das Programm den Rückgabewert nicht verwendet, und wenn es keine gibt %n Konvertierungen, dann dürfte die Implementierung nichts tun.

In der Praxis ist mir keine Implementierung unter Linux bekannt, die derzeit (Anfang 2019) eine solche Optimierung durchführt – die Compiler und Bibliotheken, mit denen ich vertraut bin, formatieren die Ausgabe und schreiben das Ergebnis auf das Null-Gerät, wobei sie sich auf den Kernel verlassen “, um es zu ignorieren.

Möglicherweise möchten Sie eine eigene Weiterleitungsfunktion schreiben, wenn Sie wirklich die Kosten für die Formatierung sparen müssen, wenn die Ausgabe nicht verwendet wird – Sie möchten, dass sie zurückkehrt voidund Sie sollten die Formatzeichenfolge auf überprüfen %n. (Du könntest benutzen snprintf mit einer NULL und 0 Puffer, wenn Sie diese Nebeneffekte benötigen, aber die Einsparungen den investierten Aufwand wahrscheinlich nicht zurückzahlen werden).

in C schreiben 0; führt aus und nichts, was ähnlich ist ;.

bedeutet, dass Sie ein Makro wie schreiben können

#if DEBUG
#define devlognix(frmt,...) fprintf(stderr,(frmt).UTF8String,##__VA_ARGS__)
#else
#define nadanix 0
#define devlognix(frmt,...) nadanix
#endif
#define XYZKitLogError(frmt, ...) devlognix(frmt)

wo XYZKitLogError wäre Ihr Log-Befehl. oder auch

#define nadanix ;

Dadurch werden alle Protokollaufrufe zur Kompilierzeit rausgeschmissen und durch ersetzt 0; oder ; also wird es geparst.

Sie erhalten Unbenutzte Variable Warnungen, aber es tut, was Sie wollen, und dieser Nebeneffekt kann sogar hilfreich sein, weil er Sie über Berechnungen informiert, die in Ihrem Release nicht benötigt werden.

.UTF8String ist eine Objective-C-Methode, die NSStrings in const char* konvertiert – Sie brauchen es nicht.