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title: ostringstream导致的TPS过低分析优化-官方技术文章-鲲鹏社区
description: 在ARM环境中使用ostringstream进行字符串格式化时，性能对比x86环境较低，通过优化Demo代码函数和架构进行性能优化。
keywords: TPS,导致的,过低分析优化,官方技术文章,鲲鹏社区,性能分析,性能优化,LOOPS
url: https://www.hikunpeng.com/developer/techArticles/20250912-3?envFlag=1
section: (其他)
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# ostringstream导致的TPS过低分析优化-官方技术文章-鲲鹏社区

URL: https://www.hikunpeng.com/developer/techArticles/20250912-3?envFlag=1
描述: 在ARM环境中使用ostringstream进行字符串格式化时，性能对比x86环境较低，通过优化Demo代码函数和架构进行性能优化。
关键词: TPS,导致的,过低分析优化,官方技术文章,鲲鹏社区,性能分析,性能优化,LOOPS

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ostringstream导致的TPS过低分析优化

ostringstream导致的TPS过低分析优化

案例分享

发表于 2025/09/12

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作者|陈兵

### 性能分析

demo代码如下：#include <sstream>#include <string>#include <stdio.h>#include <sys/time.h>std::string use_snprintf(int a) {char buf[64];snprintf(buf, sizeof(buf), "%d", a);return buf;}std::string use_stringstream(int a) {std::ostringstream oss;oss << a;return oss.str();}const int LOOPS = 1000000;void *thread(void *p) {std::string (*foo)(int) = (std::string (*)(int))p;for (int i = 0; i < LOOPS; ++i)foo(i + 1);return p;}double run_with_threads(int threads, std::string (*foo)(int)) {timeval start, end;gettimeofday(&start, nullptr);pthread_t *tids = new pthread_t[threads];for (int i = 0; i < threads; ++i)pthread_create(&tids[i], nullptr, thread, (void *)foo);for (int i = 0; i < threads; ++i)pthread_join(tids[i], nullptr);delete[] tids;gettimeofday(&end, nullptr);return (end.tv_sec - start.tv_sec) + (end.tv_usec - start.tv_usec) * 1e-6;}void test_with_threads(int threads) {printf("%d threads:\n", threads);double time_snprintf = run_with_threads(threads, use_snprintf);double time_stringstream = run_with_threads(threads, use_stringstream);printf("snprintf: %f\n", time_snprintf);printf("stringstream: %f\n", time_stringstream);printf("stream/snprintf: %f\n", time_stringstream / time_snprintf);printf("\n");}int main(int argc, char **argv) {if (argc > 1) {test_with_threads(atoi(argv[1]));} else {test_with_threads(1);test_with_threads(2);test_with_threads(4);test_with_threads(10);test_with_threads(20);test_with_threads(30);}}

1. 使用perf分析demo中的热点函数。发现热点函数是一个locale类的构造函数、析构函数和赋值函数。
2. 分析x86环境中demo的热点函数。发现这三个函数性能占比很小，所以猜测ARM环境这三个函数在使用时存在问题。
3. 尝试优化。将locale类的创建放到demo函数use_snprintf中，运行程序发现果然use_snprintf和use_ stringstream的性能表现一致，都会差很多。再去单线程循环创建locale，发现性能与循环次数成线性关系，所以怀疑locale对象的创建销毁赋值等操作在多线程情况下存在资源竞争。
4. 结合官网资料分析。查阅了资料发现，在ostringstream对象的创建中，会创建新的locale对象。而locale是通过指针指向不同的facet全局对象来实现字符串格式化，所以创建locale本质上就是在创建新的指向facet对象的指针。并且每个facet对象会使用引用计数存储有多少个locale指向该facet对象，查看源码发现这里的引用计
5. 数使用原子加减操作。在ARM环境中，原子加减会使用ldxr/stxr指令（CAS的ARM实现），首先进行ldaxr对内存打上独占标志，然后做加减法，再将结果写回，但是如果在结果写回之前有线程已经对内存进行了写入，那么独占标志就会消失，本次线程结果作废，然后重新进行以上操作。在这个过程中，如果线程数以及物理核都比较多时，同一时刻就会有很多线程可以操作同一个资源，这个结果作废重新进行原子操作的次数就会变多，导致资源浪费。

### 性能优化

1. 如果使用ostringstream的服务不是特别重的情况下，可以考虑进行绑核，人为限制物理核的使用个数，从而降低内存使用的竞争，这样也可以做到如x86一般性能和线程数成线性关系，但这样也可能因为限制了并发而造成服务性能下降。
2. 使用高版本的G++（目前有试过G++ 10的版本），内部有对ostringstream的使用做优化。
3. 由于问题出现在并发循环创建ostringstream中，所以可以借助thread_local或者其余方式让单个线程复用同一个ostringstream对象，本身ostringstream网上资料也都是推荐进行资源复用的。修改代码让每个线程使用一个ostringstream，代码如下：#include <sstream>#include <string>#include <stdio.h>#include <sys/time.h>std::string use_stringstream(int a, std::ostringstream& oss) {oss.str("");oss << a;return oss.str();}const int LOOPS = 1000000;void *thread(void *p) {std::string (*foo)(int, std::ostringstream&) = (std::string (*)(int, std::ostringstream&))p;std::ostringstream oss;for (int i = 0; i < LOOPS; ++i)foo(i + 1, oss);return p;}double run_with_threads(int threads, std::string (*foo)(int, std::ostringstream&)) {timeval start, end;gettimeofday(&start, nullptr);pthread_t *tids = new pthread_t[threads];for (int i = 0; i < threads; ++i)pthread_create(&tids[i], nullptr, thread, (void *)foo);for (int i = 0; i < threads; ++i)pthread_join(tids[i], nullptr);delete[] tids;gettimeofday(&end, nullptr);return (end.tv_sec - start.tv_sec) + (end.tv_usec - start.tv_usec) * 1e-6;}void test_with_threads(int threads) {printf("%d threads:\n", threads);double time_stringstream = run_with_threads(threads, use_stringstream);printf("stringstream: %f\n", time_stringstream);printf("\n");}int main(int argc, char **argv) {if (argc > 1) {test_with_threads(atoi(argv[1]));} else {test_with_threads(1);test_with_threads(2);test_with_threads(4);test_with_threads(10);test_with_threads(20);test_with_threads(30);}}
4. 修改后的代码性能很高，性能损耗基本与线程数无关，当线程数较多时能提高几百倍的性能。