Swift Array 获得性能优化

Question

我有以下代码。它包含需要尽可能快的getPointAndPos 函数：

struct Point {
   let x: Int
   let y: Int
}

struct PointAndPosition {
   let pnt: Point
   let pos: Int
}

class Elements {
    var points: [Point]

    init(points: [Point]) {
        self.points = points
    }

    func addPoint(x: Int, y: Int) {
        points.append(Point(x: x, y: y))
    }

    func getPointAndPos(pos: Int) -> PointAndPosition? {
        guard pos >= 0 && points.count > pos else {
            return nil
        }
        return PointAndPosition(pnt: points[pos], pos: pos)
    }
}

但是，由于 Swift 内存管理，它一点也不快。我曾经使用字典，但情况更糟。该功能在应用程序中被大量使用，因此它是现在的主要瓶颈。以下是getPointAndPos 函数的分析结果：

如您所见，从数组中获取一个项目大约需要 4.5 秒，这太疯狂了。我尝试遵循我能找到的所有性能优化技术，即：

• 使用数组代替字典
• 使用简单类型作为数组元素（在我的例子中是结构）

它有所帮助，但还不够。考虑到在添加元素后我不会从数组中更改元素，有没有办法进一步优化它？

更新 #1：

按照建议，我用 [PointAndPosition] 替换了 [Point] 数组并删除了可选项，这使代码速度提高了 6 倍。另外，根据要求提供使用getPointAndPos函数的代码：

private func findPoint(el: Elements, point: PointAndPosition, curPos: Int, limit: Int, halfLevel: Int,  incrementFunc: (Int) -> Int) -> PointAndPosition? {
    guard curPos >= 0 && curPos < el.points.count else {
        return nil
    }
    // get and check point here
    var next = curPos
    
    while true {
        let pnt = el.getPointAndPos(pos: next)
        if checkPoint(pp: point, pnt: pnt, halfLevel: halfLevel) {
            return pnt
        } else {
            next = incrementFunc(next)
            if (next != limit) {
                continue //then findPoint next limit incrementFunc
            }
            break
        }
    }
    return nil
}

当前的实现要快得多，但理想情况下我需要让它比现在快 30 倍。不确定它是否可能。这是最新的分析结果：

Answer 1

我怀疑您正在创建一个 PointAndPosition，然后立即将其丢弃。这就是会造成大量内存流失的事情。或者您正在创建大量重复的 PointAndPosition 值。

首先确保这是在发布模式下构建并进行了优化。 ARC 在优化后通常可以删除很多不必要的保留和释放。

如果getPointAndPos必须尽可能快，那么数据应该以它想要的形式存储，即PointAndPosition的数组：

class Elements {
    var points: [PointAndPosition]

    init(points: [Point]) {
        self.points = points.enumerated().map { PointAndPosition(pnt: $0.element, pos: $0.offset) }
    }

    func addPoint(x: Int, y: Int) {
        points.append(PointAndPosition(pnt: Point(x: x, y: y), pos: points.endIndex))
    }

    func getPointAndPos(pos: Int) -> PointAndPosition? {
        guard pos >= 0 && points.count > pos else {
            return nil
        }
        return points[pos]
    }
}

我会更进一步，将getPointAndPos 简化为：

    func getPointAndPos(pos: Int) -> PointAndPosition {
        points[pos]
    }

如果这对性能至关重要，那么应该已经完成​​了边界检查，并且您不需要在此处使用 Optional。

我也会对调用它的代码非常感兴趣。这可能比这段代码更重要。您拨打getPointAndPos 的次数可能超出您的需要。 （虽然摆脱结构创建会降低它的重要性。）