何时构建答案？

2018-06-09 08:21:39

我正在做一个光线追踪器爱好项目，最初我使用的是用于我的Vector和Ray对象的结构体，我认为光线追踪器是使用它们的最佳状态：您创建了数百万个，它们的寿命不会超过一个方法，它们是轻量级的。但是，通过简单地将Vector和Ray上的'struct'更改为'class'，我获得了非常显着的性能提升。

是什么赋予了？它们都很小（Vector为3个浮点，Ray为2个），不要过度复制。当然，我会在需要时将它们传递给方法，但这是不可避免的。那么在使用结构时会出现哪些常见的陷阱会导致性能下降？我读过这篇MSDN文章，内容如下：

当你运行这个例子时，你会看到结构循环速度快了几个数量级。但是，将对象当作对象使用时，请注意使用ValueTypes。这会给你的程序增加额外的装箱和取消装箱开销，并且最终会让你花费更多的钱，如果你坚持使用物件！为了看到这一点，修改上面的代码以使用一个foos和bar数组。你会发现性能差不多一样。

然而，这是相当古老的（2001年），整个“把它们放在阵列中导致拳击/拆箱”让我觉得很奇怪。真的吗？但是，我已经预先计算了初级光线并将它们放入一个数组中，因此我在本文中采用了这种方法，并在需要时计算了初级光线，并且从未将它们添加到数组中，但它没有改变任何内容：类，它仍然快1.5倍。

我正在运行.NET 3.5 SP1，我相信它解决了一个问题，即结构方法从来没有内联过，因此也不能这样做。

所以基本上：任何提示，要考虑的事情和要避免的事情？

编辑：正如在一些答案建议，我已经建立了一个测试项目，我已经尝试通过结构作为参考。添加两个向量的方法：

public static VectorStruct Add(VectorStruct v1, VectorStruct v2)
{
  return new VectorStruct(v1.X + v2.X, v1.Y + v2.Y, v1.Z + v2.Z);
}

public static VectorStruct Add(ref VectorStruct v1, ref VectorStruct v2)
{
  return new VectorStruct(v1.X + v2.X, v1.Y + v2.Y, v1.Z + v2.Z);
}

public static void Add(ref VectorStruct v1, ref VectorStruct v2, out VectorStruct v3)
{
  v3 = new VectorStruct(v1.X + v2.X, v1.Y + v2.Y, v1.Z + v2.Z);
}

对于每个我有以下基准方法的变化：

VectorStruct StructTest()
{
  Stopwatch sw = new Stopwatch();
  sw.Start();
  var v2 = new VectorStruct(0, 0, 0);
  for (int i = 0; i < 100000000; i++)
  {
    var v0 = new VectorStruct(i, i, i);
    var v1 = new VectorStruct(i, i, i);
    v2 = VectorStruct.Add(ref v0, ref v1);
  }
  sw.Stop();
  Console.WriteLine(sw.Elapsed.ToString());
  return v2; // To make sure v2 doesn't get optimized away because it's unused. 
}

所有似乎都表现非常相似。是否有可能通过JIT将其优化为传递此结构的最佳方式？

编辑2：我必须注意，在我的测试项目中使用结构比使用类快50％。为什么这是我不知道的我的光线跟踪器不同。

基本上，不要让它们太大，并尽可能地通过ref传递它们。我发现这完全相同的方式...通过将我的Vector和Ray类更改为结构。

随着越来越多的内存被传递，它肯定会导致缓存抖动。

一个结构数组可以是内存中的单个连续结构，而对象数组中的项（引用类型的实例）需要通过指针（即对垃圾收集堆上的对象的引用）单独寻址。因此，如果你同时处理大量的项目，结构会给你一个性能提升，因为它们需要更少的间接指向。另外，结构体不能被继承，这可能允许编译器进行额外的优化（但这只是一种可能性，取决于编译器）。

但是，结构具有完全不同的赋值语义，也不能被继承。因此，除了出于需要的性能原因外，我通常会避免使用结构。

结构

内存中由结构（值类型）编码的值v数组看起来像这样：

VVVV

类

由类（引用类型）编码的值v的数组看起来像这样：

PPPP

..v..v ...... VV。

其中p是这些指针或引用，它们指向堆上的实际值v。点表示可能散布在堆上的其他物体。在引用类型的情况下，您需要通过相应的p引用v，对于值类型，您可以直接通过数组中的偏移量获取值。

在关于何时使用结构的建议中，它指出它不应该大于16个字节。你的向量是12个字节，接近极限。 Ray有两个向量，将它放在24个字节处，这明显超过了建议的限制。

当一个结构体大于16个字节时，它不能再用一组指令有效地复制，而是使用一个循环。所以，通过传递这个“魔术”的限制，当你传递一个结构时，你实际上做了很多工作，而不是传递一个对象的引用。这就是为什么尽管分配对象时会有更多开销，但代码在类事件中速度更快。

Vector可能仍然是一个结构，但是Ray太大而不能像结构一样工作。

链接地址: http://www.djcxy.com/p/28053.html

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