如何优化调试模式的大循环

Question

我已经实现了一个用于检查完美碰撞的像素掩码类。我使用的是 SFML，所以实现相当简单：

循环遍历图像的每个像素，并根据其透明度值决定其真假。这是我使用的代码：

// Create an Image from the given texture
    sf::Image image(texture.copyToImage());

    // measure the time this function takes
    sf::Clock clock;
    sf::Time time = sf::Time::Zero;
    clock.restart();

    // Reserve memory for the pixelMask vector to avoid repeating allocation
    pixelMask.reserve(image.getSize().x);

    // Loop through every pixel of the texture
    for (unsigned int i = 0; i < image.getSize().x; i++)
    {
        // Create the mask for one line
        std::vector<bool> tempMask;
        // Reserve memory for the pixelMask vector to avoid repeating allocation
        tempMask.reserve(image.getSize().y);

        for (unsigned int j = 0; j < image.getSize().y; j++)
        {
            // If the pixel is not transparrent
            if (image.getPixel(i, j).a > 0)
                // Some part of the texture is there --> push back true
                tempMask.push_back(true);
            else
                // The user can't see this part of the texture --> push back false
                tempMask.push_back(false);
        }
        pixelMask.push_back(tempMask);
    }

    time = clock.restart();
    std::cout << std::endl << "The creation of the pixel mask took: " << time.asMicroseconds() << " microseconds (" << time.asSeconds() << ")";

我使用了sf::Clock 的实例来测量时间。

我的问题是，对于较大的图像（例如 1280x720），此功能需要很长时间（例如 15 秒）。有趣的是，仅在调试模式下。编译发布版本时，相同的纹理/图像只需 0.1 秒或更短。

我尝试通过使用 resize() 方法来减少内存分配，但并没有太大变化。我知道循环通过近 100 万像素很慢，但应该不会慢 15 秒吧？

由于我想在调试模式下测试我的代码（出于显而易见的原因）并且我不想等待 5 分钟直到所有像素掩码都创建完毕，所以我正在寻找的基本上是一种方法：

• 优化代码/我是否遗漏了一些明显的东西？
• 或者在调试模式下获得类似于发布性能的东西

感谢您的帮助！

Answer 1

调试优化

针对调试构建进行优化通常是一种适得其反的想法。它甚至可以让您以一种不仅使维护代码更加困难，而且甚至可能减慢发布构建的方式优化调试。一般来说，调试版本运行起来会慢得多。即使使用我编写的最平坦的 C 代码，除了合理的寄存器分配和指令选择之外，优化器不会做太多事情，调试构建需要 20 倍的时间才能完成操作是正常的。这只是接受而不是改变太多。

也就是说，我可以理解有时这样做的诱惑。有时您只想调试某部分代码，只为软件中的其他操作需要很长时间，这需要您等待很长时间才能找到您有兴趣跟踪的代码。我发现在这些情况下，如果可以的话，将调试模式输入大小与发布模式分开是有帮助的（例如：调试模式仅适用于原始大小的 1/10 的输入）。这确实会导致发布和调试之间的差异作为负面因素，但从生产力的角度来看，正面因素有时会超过负面因素。另一种策略是在发布时构建部分代码并仅调试您感兴趣的部分，例如在发布时针对宿主应用程序构建一个调试插件。

后果自负

除此之外，如果您真的想让您的调试版本运行得更快并接受所有相关的风险，那么主要的方法就是减少编译器的优化工作量。这将是更扁平的代码，通常具有更普通的旧数据类型、更少的函数调用等等。

首先，为了安全起见，您可能会在调试模式断言上花费大量时间。查看检查迭代器以及如何禁用它们之类的内容： https://msdn.microsoft.com/en-us/library/aa985965.aspx

对于您的情况，您可以轻松地将嵌套循环展平为单个循环。无需为每个扫描线创建带有单独容器的这些像素掩码，因为您始终可以通过一些基本算法（y*image_width 或y*image_stride）获得扫描线数据。所以最初我会把循环弄平。这甚至可能对发布模式有所帮助。我不知道 SFML API，所以我会用伪代码来说明。

const int num_pixels = image.w * image.h;
vector<bool> pixelMask(num_pixels);
for (int j=0; j < num_pixels; ++j)
    pixelMask[j] = image.pixelAlpha(j) > 0;

这已经很有帮助了。希望 SFML 允许您使用单个索引访问像素，而无需指定列和行（x 和 y）。如果你想走得更远，它可能有助于从 SFML 中获取指向像素数组的指针（也有希望）并使用它：

vector<bool> pixelMask(image.w * image.h);

const unsigned int* pixels = image.getPixels();
for (int j=0; j < num_pixels; ++j)
{
    // Assuming 32-bit pixels (should probably use uint32_t).
    // Note that no right shift is necessary when you just want 
    // to check for non-zero values.
    const unsigned int alpha = pixels[j] & 0xff000000;
    pixelMask[j] = alpha > 0;
}

同样vector<bool> 将每个布尔值存储为一个位。这可以节省内存，但会转化为更多用于随机访问的指令。有时你甚至可以通过使用更多内存来提高速度。我会仔细测试发布、调试和时间，但你可以试试这个：

vector<char> pixelMask(image.w * image.h);

const unsigned int* pixels = image.getPixels();
char* pixelUsed = &pixelMask[0];
for (int j=0; j < num_pixels; ++j)
{
    const unsigned int alpha = pixels[j] & 0xff000000;
    pixelUsed[j] = alpha > 0;
}

Answer 2

如果使用成本变量，循环会更快： 1. for (unsigned int i = 0; i