c - 需要帮助优化函数调用

Question

我正在尝试实现图像处理功能。在这里:

typedef void (*AgFilter)(int*, int*, int*, float*);

static void filter(AndroidBitmapInfo* info, void* pixels, AgFilter func, void* params){

    for(y = 0; y < height; y++){
        for(x = 0; x < width; x++){
            //initizalie r, g, b

            func(&r, &g, &b, params); //here is the problem
        }
    }
}

我将此函数作为 func 传递:

static inline void brightness(int *r, int *g, int *b, float* param){
    float add = param[0];

    *r += add;
    *g += add;
    *b += add;
}

问题是它的运行速度极慢。好吧，我能理解。 但是 如果我不通过引用传递函数而是直接在filter 中编写我的函数(代替func 调用)，它的运行速度要快得多。问题出在哪里？

附言请注意，它不是 c++

编辑

这个工作很快:

static void filter(AndroidBitmapInfo* info, void* pixels, int add){

    for(y = 0; y < height; y++){
        for(x = 0; x < width; x++){
            //initizalie r, g, b
            r += add;
            g += add;
            b += add;
        }
    }
}

Answer 1

调用函数需要时间。通常，您不会注意到，但您会调用该函数一百万次(全高清 1920x1080 图像大约两百万次)。现代相机创建 16 个百万像素图像。如果每次调用花费 1 us，则调用函数(不实际执行函数体)的累计时间将为 16 秒。

如何让它更快？一些建议:

1. 不传递四个参数，而是使用结构:

    struct data { int r,g,b; float* param; }
   

   分配一次并重用它。现在您可以使用单个参数调用 func。

2. 内存布局可能有问题。 param 在内存中的任何地方。将其复制到 struct data 中:

    struct data { int r,g,b, add; }
   

   原因是 param 位于内存中的任何位置，这意味着它可能位于不同的缓存行中。如果您可以将所有数据放入一个 64 字节结构中，那么所有数据都将放入一个缓存行中，这可以极大地提升性能。

   但在您的情况下可能不是，因为您总是访问 param[0]。当您以随机方式访问数组时，这是一个更大的问题。

3. 交换移位和位掩码操作:

    r = (int) ((line[x] & >> 16 ) & 0xFF);
   

   可以提供小幅提升，因为所有三种颜色现在都将被 0xFF 屏蔽，这允许编译器将常量移动一次到 CPU 寄存器。

4. 调用函数时，所有的CPU寄存器都需要“保存/恢复”。那要花时间。当函数被内联时，编译器知道哪些 CPU 寄存器被丢弃并可以相应地进行优化。

   实际上，CPU寄存器并没有被保存(至少我已经很久没有看到了)。现代编译器只是假定在调用该函数后，所有这些都已更改。

5. 请注意，inline 没有任何效果，因为您是通过引用传递函数而不是直接调用它。

6. 使用线程。这对于并行化来说非常简单:在 1/N 的数据上运行函数 N 次(每个 CPU 内核一次)。这将使您获得大约 N 倍的性能提升。