优化C ++代码以提高性能

时间:2010-09-08 13:59:27

标签: c++ iphone performance optimization

你能想出一些优化这段代码的方法吗?它意味着在ARMv7处理器(Iphone 3GS)中执行:

4.0%  inline float BoxIntegral(IplImage *img, int row, int col, int rows, int cols) 
      {
0.7%    float *data = (float *) img->imageData;
1.4%    int step = img->widthStep/sizeof(float);

        // The subtraction by one for row/col is because row/col is inclusive.
1.1%    int r1 = std::min(row,          img->height) - 1;
1.0%    int c1 = std::min(col,          img->width)  - 1;
2.7%    int r2 = std::min(row + rows,   img->height) - 1;
3.7%    int c2 = std::min(col + cols,   img->width)  - 1;

        float A(0.0f), B(0.0f), C(0.0f), D(0.0f);
8.5%    if (r1 >= 0 && c1 >= 0) A = data[r1 * step + c1];
11.7%   if (r1 >= 0 && c2 >= 0) B = data[r1 * step + c2];
7.6%    if (r2 >= 0 && c1 >= 0) C = data[r2 * step + c1];
9.2%    if (r2 >= 0 && c2 >= 0) D = data[r2 * step + c2];

21.9%   return std::max(0.f, A - B - C + D);
3.8%  }

所有这些代码都来自OpenSURF库。这是函数的上下文(有些人要求上下文):

//! Calculate DoH responses for supplied layer
void FastHessian::buildResponseLayer(ResponseLayer *rl)
{
  float *responses = rl->responses;         // response storage
  unsigned char *laplacian = rl->laplacian; // laplacian sign storage
  int step = rl->step;                      // step size for this filter
  int b = (rl->filter - 1) * 0.5 + 1;         // border for this filter
  int l = rl->filter / 3;                   // lobe for this filter (filter size / 3)
  int w = rl->filter;                       // filter size
  float inverse_area = 1.f/(w*w);           // normalisation factor
  float Dxx, Dyy, Dxy;

  for(int r, c, ar = 0, index = 0; ar < rl->height; ++ar) 
  {
    for(int ac = 0; ac < rl->width; ++ac, index++) 
    {
      // get the image coordinates
      r = ar * step;
      c = ac * step; 

      // Compute response components
      Dxx = BoxIntegral(img, r - l + 1, c - b, 2*l - 1, w)
          - BoxIntegral(img, r - l + 1, c - l * 0.5, 2*l - 1, l)*3;
      Dyy = BoxIntegral(img, r - b, c - l + 1, w, 2*l - 1)
          - BoxIntegral(img, r - l * 0.5, c - l + 1, l, 2*l - 1)*3;
      Dxy = + BoxIntegral(img, r - l, c + 1, l, l)
            + BoxIntegral(img, r + 1, c - l, l, l)
            - BoxIntegral(img, r - l, c - l, l, l)
            - BoxIntegral(img, r + 1, c + 1, l, l);

      // Normalise the filter responses with respect to their size
      Dxx *= inverse_area;
      Dyy *= inverse_area;
      Dxy *= inverse_area;

      // Get the determinant of hessian response & laplacian sign
      responses[index] = (Dxx * Dyy - 0.81f * Dxy * Dxy);
      laplacian[index] = (Dxx + Dyy >= 0 ? 1 : 0);

#ifdef RL_DEBUG
      // create list of the image coords for each response
      rl->coords.push_back(std::make_pair<int,int>(r,c));
#endif
    }
  }
}

有些问题:
函数是内联的是一个好主意吗? 使用内联汇编会提供显着的加速吗?

6 个答案:

答案 0 :(得分:8)

专注于边缘,因此您无需在每行和每列中检查它们。我假设这个调用是在嵌套循环中并且被调用很多。这个功能将成为:

inline float BoxIntegralNonEdge(IplImage *img, int row, int col, int rows, int cols) 
{
  float *data = (float *) img->imageData;
  int step = img->widthStep/sizeof(float);

  // The subtraction by one for row/col is because row/col is inclusive.
  int r1 = row - 1;
  int c1 = col - 1;
  int r2 = row + rows - 1;
  int c2 = col + cols - 1;

  float A(data[r1 * step + c1]), B(data[r1 * step + c2]), C(data[r2 * step + c1]), D(data[r2 * step + c2]);

  return std::max(0.f, A - B - C + D);
}

你摆脱了每个min和两个条件的条件和分支以及每个if的分支。如果您已满足条件,则只能调用此函数 - 在整个行的调用者中检查一次而不是每个像素。

当你必须对每个像素进行处理时,我写了一些优化图像处理的技巧:

http://www.atalasoft.com/cs/blogs/loufranco/archive/2006/04/28/9985.aspx

博客中的其他内容:

  1. 您正在使用2次乘法重新计算图像数据中的位置(索引是乘法) - 您应该递增指针。

  2. 不是传入img,row,row,col和cols,而是传递指向要处理的精确像素的指针 - 这是通过递增指针获得的,而不是索引。

  3. 如果你不这样做,所有像素的步骤是相同的​​,在调用者中计算并传入。如果你做1和2,你根本不需要步骤。 / p>

答案 1 :(得分:1)

有一些地方可以重复使用临时变量,但是它是否能提高性能必须以dirkgently声明来衡量:

更改

  if (r1 >= 0 && c1 >= 0) A = data[r1 * step + c1]; 
  if (r1 >= 0 && c2 >= 0) B = data[r1 * step + c2]; 
  if (r2 >= 0 && c1 >= 0) C = data[r2 * step + c1]; 
  if (r2 >= 0 && c2 >= 0) D = data[r2 * step + c2]; 

  if (r1 >= 0) {
    int r1Step = r1 * step;
    if (c1 >= 0) A = data[r1Step + c1]; 
    if (c2 >= 0) B = data[r1Step + c2]; 
  }
  if (r2 >= 0) {
    int r2Step = r2 * step;
    if (c1 >= 0) C = data[r2Step + c1]; 
    if (c2 >= 0) D = data[r2Step + c2]; 
  }

如果你的if语句很少提供,你实际上可能会经常结束临时多人游戏。

答案 2 :(得分:1)

您对四个变量ABCD不感兴趣,只对组合A - B - C + D感兴趣。

尝试

float result(0.0f);
if (r1 >= 0 && c1 >= 0) result += data[r1 * step + c1];
if (r1 >= 0 && c2 >= 0) result -= data[r1 * step + c2];
if (r2 >= 0 && c1 >= 0) result -= data[r2 * step + c1];
if (r2 >= 0 && c2 >= 0) result += data[r2 * step + c2];

if (result > 0f) return result;
return 0f;

答案 3 :(得分:0)

编译器可能会在适当的位置自动处理inling。

没有任何关于上下文的知识。是否需要检查if(r1&gt; = 0&amp;&amp; c1&gt; = 0)?

不要求row和col参数是&gt; 0?

float BoxIntegral(IplImage *img, int row, int col, int rows, int cols) 
{
  assert(row > 0 && col > 0);
  float *data = (float*)img->imageData; // Don't use C-style casts
  int step = img->widthStep/sizeof(float);

  // Is the min check rly necessary?
  int r1 = std::min(row,          img->height) - 1;
  int c1 = std::min(col,          img->width)  - 1;
  int r2 = std::min(row + rows,   img->height) - 1;
  int c2 = std::min(col + cols,   img->width)  - 1;

  int r1_step = r1 * step;
  int r2_step = r2 * step;

  float A = data[r1_step + c1];
  float B = data[r1_step + c2];
  float C = data[r2_step + c1];
  float D = data[r2_step + c2];

  return std::max(0.0f, A - B - C + D);
}

答案 4 :(得分:0)

我不确定您的问题是否适用于SIMD,但这可能会让您一次对图像执行多项操作,从而为您带来良好的性能提升。我假设您正在内联和优化,因为您正在执行多次操作。看看:

  1. http://blogs.arm.com/software-enablement/coding-for-neon-part-1-load-and-stores/
  2. http://blogs.arm.com/software-enablement/coding-for-neon-part-2-dealing-with-leftovers/
  3. http://blogs.arm.com/software-enablement/coding-for-neon-part-3-matrix-multiplication/
  4. http://blogs.arm.com/software-enablement/coding-for-neon-part-4-shifting-left-and-right/
  5. 如果启用了正确的标志,编译器会对Neon有一些支持,但你可能需要自己推出一些。

    修改 要获得对neon的编译器支持,您需要使用编译器标志-mfpu=neon

答案 5 :(得分:0)

有些示例说明直接初始化ABCD并使用0跳过初始化,但这在功能上有所不同在某些方面比你的原始代码。不过我会这样做:

inline float BoxIntegral(IplImage *img, int row, int col, int rows, int cols)  {

    const float *data = (float *) img->imageData;
    const int step = img->widthStep/sizeof(float);

    // The subtraction by one for row/col is because row/col is inclusive.
    const int r1 = std::min(row,          img->height) - 1;
    const int r2 = std::min(row + rows,   img->height) - 1;
    const int c1 = std::min(col,          img->width)  - 1;
    const int c2 = std::min(col + cols,   img->width)  - 1;

    const float A = (r1 >= 0 && c1 >= 0) ? data[r1 * step + c1] : 0.0f;
    const float B = (r1 >= 0 && c2 >= 0) ? data[r1 * step + c2] : 0.0f;
    const float C = (r2 >= 0 && c1 >= 0) ? data[r2 * step + c1] : 0.0f;
    const float D = (r2 >= 0 && c2 >= 0) ? data[r2 * step + c2] : 0.0f;

    return std::max(0.f, A - B - C + D);
}

与原始代码一样,如果条件为{{A,则BCDdata[]的值为true 1}}或0.0f如果条件为假。另外,我会(如我所示)在适当的地方使用const。许多编译器无法根据const来改进代码,但是为编译器提供有关其运行数据的更多信息肯定不会有什么坏处。最后,我重新排序了r1 / r2 / c1 / c2个变量,以鼓励重复使用获取的宽度和高度。

显然,您需要进行分析以确定其中是否有任何改进。