C# 中的计算开销 - 使用 getter/setter 与使用 getter/setter直接修改数组和施法速度

Question

本来想写一篇长篇大论的，不过我还是把它总结一下吧：

我正在尝试通过 XNA 模拟 NES 的图形老式风格。然而，我的 FPS 很慢，试图修改每帧 65K 像素。如果我只是循环遍历所有 65K 像素并将它们设置为任意颜色，我会得到 64FPS。我编写的用于查找应将什么颜色放置在何处的代码，我得到了 1FPS。

我认为这是因为我的面向对象的代码。

现在，我将事物分为大约六个类，并带有 getter/setter。我猜想每帧至少调用 360K getter，我认为这是很大的开销。每个类都包含 1D 或 2D 数组，其中包含自定义枚举、int、Color 或 Vector2D、字节。

如果我将所有类合并为一个类，并直接访问每个数组的内容会怎么样？代码看起来会很乱，并且抛弃了面向对象编码的概念，但速度可能会快得多。

我也不担心访问冲突，因为任何获取/设置数组中数据的尝试都将在块中完成。例如，所有对数组的写入都将在从数组访问任何数据之前进行。

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至于铸造，我说过我正在使用 自定义枚举、int、Color 和 Vector2D、bytes。 哪些数据类型在 .net Framework、XNA、XBox、C# 中使用和访问速度最快？我认为不断的铸造可能是这里速度减慢的一个原因。

另外，我没有使用数学来确定数据应该放置在哪些索引中，而是使用了预先计算的查找表，因此我不必使用每帧的常量乘法、加法、减法、除法。:)

Answer 1

如果您是 XNA 开发人员，GDC 2008 上有一个精彩的演示值得一读。它被称为 了解 XNA 框架性能.

对于您当前的架构 - 您还没有真正充分地描述它以给出明确的答案 - 您可能在紧密的循环中做了太多不必要的“东西”。如果我不得不猜测，我建议您当前的方法正在破坏缓存 - 您需要修复数据布局。

在理想的情况下，你应该有一个尽可能小的大数组 值类型 （结构而不是类），以及将数据线性推入其中的大量内联循环。

(在旁边:关于什么是快：整数和浮点数学运算非常快 - 一般来说，您不应该使用查找表。函数调用非常快 - 以至于在传递大型结构时复制它们将更加重要。JIT 将内联简单的 getter 和 setter - 尽管您不应该依赖它在非常紧密的循环中内联任何其他内容 - 比如您的 bitter。）

然而 - 即使优化 - 你当前的架构很糟糕。你所做的事情与现代 GPU 的工作方式背道而驰。您应该将精灵加载到 GPU 上并让它合成您的场景。

如果您想在像素级别操作精灵（例如：正如您所提到的托盘交换）那么您应该使用像素着色器。360（和 PC）上的 CPU 很快，但是当你做这样的事情时，GPU 的速度要快得多！

这 精灵效果 XNA 示例是一个很好的起点。

Answer 2

您是否对代码进行了分析以确定速度变慢的位置？在重写应用程序之前，您至少应该知道哪些部分需要重写。

我强烈怀疑访问器和数据转换的开销是微不足道的。更有可能的是，您的算法正在执行不必要的工作，重新计算它们可以缓存的值，以及可以在不破坏对象设计的情况下解决的其他问题。

Answer 3

您是否为每个像素指定颜色等？如果是这样的话，我认为你真的应该更多地考虑一下架构。开始使用精灵来加快速度。

编辑

好吧，我认为您的解决方案可以加载多个具有不同颜色的精灵（几个像素的精灵）并重用它们。指向相同的精灵比为每个像素分配不同的颜色更快，因为精灵已经加载到内存中

Answer 4

与任何性能问题一样，您应该分析应用程序以识别瓶颈，而不是试图猜测。我严重怀疑 getter 和 setter 是问题的根源。编译器几乎总是内联这些类型的函数。我也很好奇你对数学有什么看法。例如，将两个整数相乘是计算机可以做的最快的事情之一。