read/write fread/fwrite の計測方法

Question

readとfread 、writeとfwriteのファイル入出力を計測し、それぞれの性能の比較をしたいのですが、まるっきり実装方法がわからないです。

どうやって実行していけばいいのでしょうか。
ちなみに以下のコードをサンプルとして拡張させていくとのことでした。

 #include <stdio.h>
 #include <unistd.h>
 #include <time.h>
 
 double get_current_timecount() {
    struct timespec ts;
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
    return ts.tv_sec + ts.tv_nsec*1e-9;
 }
 
 int main( int argc, char* argv[] ) {
    double t1 = get_current_timecount();
 
    // do something
    sleep(3);
 
    double t2 = get_current_timecount();
    printf("%lf\n", t2-t1);
    return 0;
 }

#include "../exp1.h"

int main(int argc, char** argv) {
	FILE* fpr;
	FILE* fpw;
	int ret;
	char buf[4];

	if(argc != 2) {
		printf("usage: %s [filename]\n", argv[0]);
		exit(-1);
	}

	fpr = fopen(argv[1], "r");
	fpw = fopen("tmp.txt", "w");

	ret = fread(buf, sizeof(char), 4, fpr);
	while (ret > 0) {
		fwrite(buf, sizeof(char), ret, fpw);
		ret = fread(buf, sizeof(char), 4, fpr);
	}
	fclose(fpr);
	fclose(fpw);

	return 0;
}

###試したこと

 #include <stdio.h>
 #include <unistd.h>
 #include <time.h>
 #include "exp1.h"
 
 double get_current_timecount() {
    struct timespec ts;
    clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
    return ts.tv_sec + ts.tv_nsec*1e-9;
 }
 
 int main( int argc, char* argv[] ) {
    FILE* fpr;
	FILE* fpw;
	int ret;
	char buf[4];
    double t1 = get_current_timecount();
 
// 追加
   	if(argc != 2) {
		printf("usage: %s [filename]\n", argv[0]);
		exit(-1);
	}

	fpr = fopen(argv[1], "r");
	fpw = fopen("tmp.txt", "w");

	ret = fread(buf, sizeof(char), 4, fpr);
	while (ret > 0) {
		fwrite(buf, sizeof(char), ret, fpw);
		ret = fread(buf, sizeof(char), 4, fpr);
	}
	fclose(fpr);
	fclose(fpw);
   
 //ここまで
    double t2 = get_current_timecount();
    printf("%lf\n", t2-t1);
    return 0;
 }

Comments

[y_waiwai]

それのなにを計測するというはなしかな？

[episteme]

え？　肝心のトコが欠落してんだけど。
readとfread 、writeとfwriteの入出力の「何」を計測し、比較する　　んですか?

[episteme]

あとコレ、本当にC++の課題ですか?

[chiko.unagi]

すいません編集しておきました。ファイル入出力の性能比較ということでした。

[episteme]

>readとfread 、writeとfwriteのファイル入出力を計測し、それぞれの性能の比較をしたいのですが

ファイル入出力の「何」の性能を比較するんですか?

[chiko.unagi]

処理速度の比較です。あとすいませんC言語です

[episteme]

だったら do something ってとこに、たとえば 1000回 read/fread するコード書けばよくて。
正直何がわからんのかわからんです。

Answer 1

fread/fwriteとread/writeの違いはバッファリング(メモリ処理)です。
バッファリングをすることでメモリ上に蓄積したデータを一気に書き出したり、メモリに一度にデータを読み込んだりして、fread/fwriteの呼び出し回数より実際の読み書きの回数を削減できます。
数KBでも違いは確認できますが、1MB程度ならその差がよくわかると思います。

fread/fwriteのコード例をそのまま関数化して、do somethingのところで呼び出すようにすると実装が簡単です。（←既出でした。）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//#include <unistd.h> // for read/write function
//#include <fcntl.h> // for read/write function
#include <time.h>

int fread_fwrite(int argc, char** argv) {
    FILE* fpr;
    FILE* fpw;
    int ret;
    char buf[4];

    if(argc != 2) {
        printf("usage: %s [filename]\n", argv[0]);
        exit(-1);
    }

    fpr = fopen(argv[1], "r");
    fpw = fopen("tmp.txt", "w");

    ret = fread(buf, sizeof(char), 4, fpr);
    while (ret > 0) {
        fwrite(buf, sizeof(char), ret, fpw);
        ret = fread(buf, sizeof(char), 4, fpr);
    }
    fclose(fpr);
    fclose(fpw);

    return 0;
}

double get_current_timecount() {
   struct timespec ts;
   clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
   return ts.tv_sec + ts.tv_nsec*1e-9;
}

int main( int argc, char* argv[] ) {
   double t1 = get_current_timecount();

   // do something
   fread_fwrite(argc, argv);

   double t2 = get_current_timecount();
   printf("%lf\n", t2-t1);
   return 0;
}

Answer 2

https://www.cc.u-tokyo.ac.jp/public/VOL8/No5/data_no1_0609.pdf

setvbuf で、バッファリングサイズを変えてみましょう。

Answer 3

この課題の前に、read、write、fread、fwriteを使用したプログラムの課題や演習はなかったでしょうか？

基本的には、今回の課題の「sleep(3);」の個所をそれらの処理に置き換えて実行することでそれぞれの処理時間を計測できるはずです。
（read、write、fread、fwriteの各1つで4種類作成すると思われます。）

Comments

[chiko.unagi]

それぞれのソースコードありました！試してみます！

[etsuhisa]

以前の課題がreadとfread 、writeとfwriteのそれぞれで同じファイルから同じサイズのデータを読み書きするプログラムならよいのですが．．．
異なるファイルや異なるサイズのデータを扱うプログラムの場合には、readのプログラムをベースにfreadに書き換える(もしくはその逆)、writeのプログラムをベースにfwriteに書き換える(もしくはその逆)、といった実装が必要となるかもしれません。

[chiko.unagi]

バッファサイズを変更しながら行っても同じような値が返されてしまうのですが、do something内にそのまま処理を移すだけではできませんか？

[chiko.unagi]

fread/fwriteのコードを乗せておきました。

Answer 4

これで分からないと言う事は、「ファイルを読み書きするというのはどういうことか」が分かっていないということなので、まずは、そこまで戻って復習しましょう。

復習が終われば、自然に分かります。

一歩ずつ理解を積み重ねないと、無駄な時間を使うことになります。

Comments

[chiko.unagi]

ファイル入出力は理解できましたが、計測のためのコードの書き方がいまいちわかりません。

[otn]

計測のためのコードは、サンプルコードに書かれているので、あなたは何も考える必要は無いです。
sleep(3);のところを時間を計測したいコードに置き換えるだけです。
時間を計測する部分を関数にして、その関数を呼ぶように書けばいいかと思います。

[chiko.unagi]

試しにコードを変更してやってみました。新しいコードはのせてあります。
しかしけいそくしたところバッファの数を変えても0.0023,0.0024などほぼ値に変化がないのですが、コードが違っていますか？それともバッファの変更しているところが違うのでしょうか。

[otn]

プログラムはよく書けています。
「まるっきり」とお書きだったので、最初、もっと書けない人かと思っていて、失礼しました。

char buf[4];をchar buf[4000];に変えても時間が変わらないという事なら、テストするファイルが小さすぎます。あと、readの引数も変えないとですね。
例えば、4バイトと4000バイトの比較であれば、数百キロバイトできればメガバイト単位のファイルが必要でしょう。
200キロバイトのファイルだと、0.015988 → 0.005988 と半分以下になりました。

[otn]

fread(buf, 1, sizeof(buf), fpr);
にすると、char but[ ]; の数字を変えるだけでバッファサイズが変わります。

正確には、fread(buf, sizeof(char), sizeof(buf)/sizeof(char), fpr);
または、fread(buf, sizeof(buf[0]), sizeof(buf)/sizeof(buf[0]), fpr);
ですが。

[chiko.unagi]

テストするファイルの大きさを変えたらうまくいくようになりました！わざわざお時間いただいてしまって申し訳ありません。ありがとうございました！