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Question

我们正在使用EmguCV开发视频处理应用程序，最近不得不做一些像素级操作。我最初编写循环来遍历图像中的所有像素，如下所示：

for (int j = 0; j < Img.Width; j++ )
{
    for (int i = 0; i < Img.Height; i++)
    {
        // Pixel operation code
    }
}

执行循环的时间非常糟糕。然后我在EmguCV论坛上发布了一个建议来切换这样的循环：

for (int j = Img.Width; j-- > 0; )
{
    for (int i = Img.Height; i-- > 0; )
    {
        // Pixel operation code
    }
}

我很惊讶地发现代码执行的时间是一半！

我唯一能想到的是每次访问一个属性时循环中发生的比较，它不再需要。这是加速的原因吗？或者还有其他什么？我很高兴看到这种改善。如果有人能澄清其原因，我会很高兴。

Answer 1

差异不在于分支的成本，而是在内部循环中提取对象属性Img.Width和Img.Height。优化器无法知道这些是用于该循环的常量。

通过执行此操作，您应该获得相同的性能加速。

const int Width = Img.Width;
const int Height = Img.Height;
for (int j = 0; j < Width; j++ )
{
    for (int i = 0; i < Height; i++)
    {
        // Pixel operation code
    }
}

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正如Joshua建议的那样，将Width放在内部循环中会让你顺序遍历内存，这将是更好的缓存一致性，并且可能更快。（取决于你的位图有多大）。

const int Width = Img.Width;
const int Height = Img.Height;
for (int i = 0; i < Height; i++)
{
    for (int j = 0; j < Width; j++ )
    {
        // Pixel operation code
    }
}

Answer 2

我假设您使用的是System.Drawing.Image类？看一下.Width和.Height的实现，我看到他们在GDI +中执行函数调用（gdiplus文件中的GdipGetImageHeight和GdipGetImageWidth），这看起来相当昂贵。

通过倒退，您可以进行一次调用，而不是每次迭代。

Answer 3

不是循环反转加速了事情 - 事实上你访问宽度和高度属性的次数要少得多。

Answer 4

这是因为CPU就像曲棍球运动员一样，后退时会更快; - ）

更严重：
这与循环的方向无关，而是与原始构造中的循环控制条件暗示取消引用Img对象以索引其宽度或高度属性（为每个和循环中的单次迭代），其中第二个构造仅评估这些属性一次此外，新条件针对值0进行测试的事实甚至可以节省立即值的加载。这可能解释了差异（假设在内部完成的工作相对最小，即+/-与测试Object.Property的工作相同，因为您指示大约50％的增益）。

修改
请参阅Michael Stum的回答，其中指出 Img.Width / Height参考比想象的更昂贵。由于它有时会发生属性，对象的实现可能会运行大量的代码来生成值（例如，每次都可以做一堆数学来达到宽度，而不是以某种方式缓存它等等。）。这个Img对象似乎就是这种情况，因此有兴趣只执行一次（如果你确定该值在循环逻辑的持续时间内保持不变）。

C＃中的循环反转加速应用程序

4 个答案:

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