高效代码：VB.Net 中的短与整数数据类型答案

【问题标题】：Efficient code: short vs integer data types in VB.Net高效代码：VB.Net 中的短与整数数据类型
【发布时间】：2015-12-20 13:43:58
【问题描述】：

我正在编写一个性能相当关键的应用程序。对于 x64 CPU 最有效的数据类型，我有点困惑。

我正在使用大量数据（锯齿状数组中的平均大约 500 万个值[10 或更多][30][128,128]）实时生成位图（数据值的热图）。所有数据点都是 200 到 3500 之间的整数，所以我可以使用短整数或整数。哪个效率最高？

谢谢。

【问题讨论】：

“巨大”是什么意思？您是否有可能获得带有整数的OutOfMemoryException？否则使用整数，CPU 旨在高效处理 32 位值。
锯齿状数组中平均有 128 * 128 * 30 * 10 个数据值 (4915200)。内存使用还可以，我的机器上大约 230 MB，这是公司的平均规格。我问的原因是因为我正在对图像进行实时处理（改变色调等），所以我需要它尽可能高效。
如果您希望原始数据的内存占用更小，请使用 short。如果您想要更快地渲染图像，另一种数据类型可能是正确的选择，但是没有代码可以检查显示数据的使用方式。
感谢您的回复。在这种情况下，我不能准确的邮政编码，因为它对商业敏感，但基本上我从 Excel 中获取 128 x 128 的单元格范围，保持值在 200 - 3500 范围内，并使用一些简单的公式转换为 RGB 值来着色128 x 128 像素位图中的像素，该方法类似于 Excel 中的色阶条件格式。我更关心渲染速度而不是内存占用。
我想知道你怎么可能无法自己找到这个。只需尝试两种方式，使用秒表进行测量。由于实际成本是从 Excel 电子表格中获取如此多的数据，因此它不会产生任何明显的差异。

【解决方案1】：

作为一般规则，变量使用的内存越少，它的处理速度就越快，并且您将拥有更好的内存管理，因为您的应用程序将使用更少的内存。

Short 只需要内存整数的一半，如果你只需要一个 16 位的数字并且你确定它永远不会更大，请使用 Short。

【讨论】：

【解决方案2】：

Int32 类型对于 32 位和 64 位应用程序中的常规变量（例如循环计数器）最有效。

当您处理大型数据数组时，读取/写入单个值的效率并不重要，重要的是访问数据，以便尽可能减少内存缓存未命中。与访问缓存内存相比，内存缓存未命中非常昂贵。（此外，与内存缓存未命中相比，页面错误（内存交换到磁盘）非常昂贵。）

为避免缓存未命中，您可以尽可能紧凑地存储数据，并且在处理数据时可以尽可能线性地访问它，从而使您访问的内存区域尽可能小。

对于任何大到足以跨越多个缓存块的数组，使用Int16 最有可能比Int32 更有效，而一个缓存块通常只有几千字节。

由于您的值可以仅存储在 12 位中，因此将每个值存储在 1.5 字节中甚至可能更有效，即使这意味着处理数据需要更多处理。减少 25% 的数据量可能足以弥补额外的处理。

【讨论】：

感谢您的回复。我对数组的每个维度使用一个循环（步骤 1）来迭代元素，所以我假设这会导致相当线性的访问。您能否澄清一下“将每个值存储在 1.5 个字节中可能更有效” - 您将如何做到这一点？鉴于答案的多样性，我认为最好对每个选项进行路试:)
@Absinthe：显然没有 1.5 字节的数据类型，您可以将一个值存储在两个字节的一部分中，或者将多个值存储在更大的数据类型中。您可以将 12 位值 a 和 b 存储到三个字节中：aaaaaaaa aaaabbbb bbbbbbbb。您还可以将五个值（60 位）存储在具有四个未使用位的 Int64（8 字节）中。要从 Int64 数组中读取 12 位值，您可以使用 (arr[i / 5] >> ((i % 5) * 12)) & 0xFFF。