std::vector<float> TESTAGP::MyForm::Base_LNA_1_2_M...

Tạo vào: 14 tháng 8, 2025

Trả lời bằng GPT-5 Thinking bởi Chat01

Câu hỏi

std::vector<float> TESTAGP::MyForm::Base_LNA_1_2_Mer_AGP(
time_t now, bool mode, unsigned short N, float a, float b,
PeanoCurve_2D ^ Curve, PeanoCurve_2D ^ Curve_Minus_PI_Na_Dva,
unsigned short r, float epsilon, unsigned short global_iterations, float c,
float d) {
unsigned short schetchick = 0;

if (N == 1) {
// Кеширование параметров и флагов
const unsigned short r_val = r;
const unsigned short global_iterations_val = global_iterations;
const bool use_mode = mode;
const float initial_length = b - a;
const float epsilon_val = epsilon;

text
// Переменные, специфичные для одномерного случая std::pair<float, float> start, end; std::pair<float, float> x_Rmax, y_Rmax; std::pair<float, float> pred_i_sled_shag; std::pair<float, float> promejutochnaya_tochka; float Mmax, m; float dmax = 0.0f, eta_shtrih = 0.0f; std::vector<Interval> R, R1; std::vector<float> Extr; HINSTANCE load_function = LoadLibrary(L"TEST_FUNC.dll"); typedef float (*sh)(float, time_t); sh ShekelFunc = (sh)GetProcAddress(load_function, "ShekelFunc"); float best_x = a; float best_f = ShekelFunc(a, now); // Инициализация с кешированием start = std::make_pair(a, best_f); end = std::make_pair(b, ShekelFunc(b, now)); Interval nachalny_otrezok(start, end, N); Mmax = nachalny_otrezok.M; m = r_val * Mmax; x_Rmax = std::make_pair(start.first, end.first); y_Rmax = std::make_pair(start.second, end.second); // Исправление: резервирование без запаса R.reserve(global_iterations_val); R.push_back(std::move(nachalny_otrezok)); std::make_heap(R.begin(), R.end(), Compare{}); pred_i_sled_shag = std::make_pair(a, b); // Основной цикл оптимизирован для работы с кешем while (true) { // Кеширование координат для вычислений const float x1 = x_Rmax.first; const float x2 = x_Rmax.second; const float y1 = y_Rmax.first; const float y2 = y_Rmax.second; // Вычисление новой точки pred_i_sled_shag.first = pred_i_sled_shag.second; const float new_point = Shag(m, x1, x2, y1, y2, N, r_val); pred_i_sled_shag.second = new_point; promejutochnaya_tochka.first = new_point; // Кеширование значения функции const float new_value = ShekelFunc(new_point, now); promejutochnaya_tochka.second = new_value; // ВИЗУАЛИЗАЦИЯ С УЧЁТОМ РЕЖИМА if (use_mode) { chart2->Series[1]->Points->AddXY(new_point, new_value); } else { chart2->Series[0]->Points->AddXY(new_point, new_value); } // Обновление лучшей точки if (new_value < best_f) { best_f = new_value; best_x = new_point; Extr.push_back(best_f); } // Кеширование счетчика для частых проверок const unsigned short current_counter = schetchick; // Проверка на завершение по итерациям if (current_counter == global_iterations_val) { const Interval& front = R.front(); const float interval_size = fabsf(front.end.first - front.start.first); // ВЫВОД ФИНАЛЬНОЙ ТОЧКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЖИМА if (use_mode) { chart2->Series[3]->Points->AddXY(best_x, best_f); } else { chart2->Series[2]->Points->AddXY(best_x, best_f); } // ВЫВОД ИТЕРАЦИЙ В РАЗНЫЕ ПОЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЖИМА if (use_mode) { textBox8->Text = Convert::ToString( current_counter); // Локальный режим -> textBox8 } else { textBox6->Text = Convert::ToString(current_counter); // Обычный режим -> textBox6 } textBox7->Text = Convert::ToString(interval_size); textBox4->Text = Convert::ToString(best_x); return Extr; } // Извлечение интервала с оптимизацией перемещения std::pop_heap(R.begin(), R.end(), Compare{}); Interval promejutochny_otrezok = std::move(R.back()); R.pop_back(); // Создание новых интервалов с кешированием точек const auto& start_pt = promejutochny_otrezok.start; const auto& mid_pt = promejutochnaya_tochka; const auto& end_pt = promejutochny_otrezok.end; Interval curr(start_pt, mid_pt, N); Interval curr1(mid_pt, end_pt, N); if (use_mode) { // Кеширование длин интервалов const float len1 = curr.end.first - curr.start.first; const float len2 = curr1.end.first - curr1.start.first; float new_dmax = max(len1, len2);

// Параллельный поиск максимальной длины
#pragma omp parallel for reduction(max : new_dmax)
for (int i = 0; i < R.size(); i++) {
const auto& item = R[i];
const float len = item.end.first - item.start.first;
if (len > new_dmax) new_dmax = len;
}
dmax = new_dmax;

text
// Обработка режима с акцентом на локальность данных if (dmax * 10 < 3 * initial_length && current_counter % 3 == 0 || dmax < 0.1f * initial_length) { // Кеширование характеристик интервалов const float currM = max(curr.M, curr1.M); if (currM > Mmax || best_f == new_value) { Mmax = currM; m = r_val * Mmax; } const float global_coeff = (r_val - 1) * Mmax * (1.0f / dmax); const float progress = 1.0f - dmax / (0.3f * initial_length); const float alpha = 1.0f + progress * progress; const float betta = 2.0f - alpha; curr.ChangeCharacteristic( alpha * curr.M + betta * global_coeff * len1, N); curr1.ChangeCharacteristic( alpha * curr1.M + betta * global_coeff * len2, N);

// Параллельная обработка вектора
#pragma omp parallel for
for (int i = 0; i < R.size(); i++) {
auto& item = R[i];
const float len_item = item.end.first - item.start.first;

text
item.ChangeCharacteristic( alpha * item.M + betta * global_coeff * len_item, N); // Исправление: вызов функции } std::make_heap(R.begin(), R.end(), Compare{}); } else { // Обработка нережимного случая const float currM = max(curr.M, curr1.M); if (currM < Mmax && best_f != new_value) { curr.ChangeCharacteristic(m, N); curr1.ChangeCharacteristic(m, N); } else { Mmax = currM; m = r_val * Mmax; curr.ChangeCharacteristic(m, N); curr1.ChangeCharacteristic(m, N);

// Параллельное обновление характеристик
#pragma omp parallel for
for (int i = 0; i < R.size(); i++) {
R[i].ChangeCharacteristic(m, N); // Исправление: вызов функции
}
std::make_heap(R.begin(), R.end(), Compare{});
}
}
} else {
// Обработка нережимного случая
const float currM = max(curr.M, curr1.M);

text
if (currM < Mmax && best_f != new_value) { curr.ChangeCharacteristic(m, N); curr1.ChangeCharacteristic(m, N); } else { Mmax = currM; m = r_val * Mmax; curr.ChangeCharacteristic(m, N); curr1.ChangeCharacteristic(m, N);

// Параллельное обновление характеристик
#pragma omp parallel for
for (int i = 0; i < R.size(); i++) {
R[i].ChangeCharacteristic(m, N); // Исправление: вызов функции
}
std::make_heap(R.begin(), R.end(), Compare{});
}
}

text
// Добавление новых интервалов R.push_back(std::move(curr)); std::push_heap(R.begin(), R.end(), Compare{}); R.push_back(std::move(curr1)); std::push_heap(R.begin(), R.end(), Compare{}); // Кеширование топ-элемента const Interval& top = R.front(); const float interval_length = fabsf(top.end.first - top.start.first); // Проверка условия останова if (interval_length < epsilon_val) { // ВЫВОД ФИНАЛЬНОЙ ТОЧКИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЖИМА if (use_mode) { chart2->Series[3]->Points->AddXY(best_x, best_f); } else { chart2->Series[2]->Points->AddXY(best_x, best_f); } // ВЫВОД ИТЕРАЦИЙ В РАЗНЫЕ ПОЛЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РЕЖИМА if (use_mode) { textBox8->Text = Convert::ToString( current_counter); // Локальный режим -> textBox8 } else { textBox6->Text = Convert::ToString(current_counter); // Обычный режим -> textBox6 } textBox7->Text = Convert::ToString(interval_length); textBox4->Text = Convert::ToString(best_x); return Extr; } // Обновление границ для следующей итерации x_Rmax = {top.start.first, top.end.first}; y_Rmax = {top.start.second, top.end.second}; schetchick++; }

} моя одномерная ветка одномерного алгоритма глобального поиска - она уже довольно хорошо оптимизирована и сам алгоритм верен, сам алгоритм оптимизирован, но возможно добавить микрооптимизации в сам код (реализацию алгоритма а не сам алгоритм) по скорости - добавь микрооптимизации для максимальной скорости, например где-то возможно улучшить кеширование (хотя избегай некоторых схем кеширования, которые могли бы сработать в нативном коде) - потому что этот код в управляемом коде, вызов DLL библиотек также оптимизирован, возможно можно оптимизировать UI - вывод самих точек, код в c++/cll проекте WinForms NetFramework (не просто Net проект а именно устаревший формат). Возможно можно где-то добавить ещё параллелизма, вектор интервалов и правда может быть довольно большим (вплоть до нескольких тысяч элементов), не думай про вызываемые в этом коде мои функции - они быстрые и инлайнятся. Ты можешь активно использовать диррективы из OpenMP там где это оправдано, имей также ввиду что несмотря на большой размер очередей сама программа выполняется быстро - несколько секунд (не больше 4-5) в худшем случае, доли секунд (сотые возможно даже тысячные доли в лучшем случае) - так что все вычисления выполняются на процессоре - так что кеширование действительно имеет смысл - НО КЕШИРОВАТЬ ЗНАЧЕНИЯ ФУНКЦИИ ДУМАЯ ЧТО ОНИ МОГУТ ПОВТОРНО ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ В СЛЕДУЮЩИХ ИТЕРАЦИЯХ НЕЛЬЗЯ - КАЖДУЮ ИТЕРАЦИЮ ФУНКЦИЯ ПЕРЕСЧИТЫВАЕТСЯ В НОВОЙ ТОЧКЕ - ОНИ МОГУТ БЫТЬ ОТНОСИТЕЛЬНО БЛИЗКИ НО НИКОГДА НЕ СОВПАДУТ, также имей ввиду что я использую компилятор MSVC

Suy nghĩ

Optimizing the code

The user is asking for performance improvements in their C++/CLI WinForms code. Key areas to optimize include reducing heap allocations, minimizing cross-thread UI updates, and implementing parallelism with OpenMP. The user is using LoadLibrary/GetProcAddress on a DLL—perhaps caching the function pointer could help. Other possible improvements include constexpr for floats and checking FreeLibrary.

Optimizing parallel loops

The user is already using OpenMP for parallel loops but needs to ensure the ChangeCharacteristic method is thread-safe to avoid data races. Using #pragma omp simd or #pragma loop(ivdep) could improve performance for per-element operations. To reduce overhead, they should stick with schedule(static) and avoid unnecessary collapse clauses.

Optimizing UI updates

For float operations, using FMA could enhance performance, as the CPU can vectorize simple loops. Regarding UI updates in WinForms, updating the chart with AddXY each iteration is inefficient. Instead, batch updates using AddRange() after looping or throttle updates to reduce overhead. Disabling layout recalculations with SuspendLayout() and toggling visibility can further optimize performance.

Optimizing chart updates and heap operations

To optimize chart updates, try wrapping the point additions with BeginInit() and EndInit() to avoid repetitive updates. For heavy data, consider reducing displayed points by decimating (show every Nth point) or using a "flush" function. Regarding heap operations, simplifying with a priority_queue could eliminate the need for make_heap.

Optimizing heap, UI updates, and performance

To improve performance, avoid frequent make_heap calls by updating the heap only when necessary. For UI, batching updates and using chart2->SuspendLayout() can help avoid frequent redraws. For memory, tracking length in the Interval class avoids repeated computations. Additionally, utilizing SSE prefetching and native code optimizations can speed up loops. Consider calling UI updates less frequently or offloading algorithms to a worker thread for smoother operation.

Proposing optimizations

To improve performance without changing the algorithm, we can:

  • Precompute constants and replace expensive calls
  • Optimize data structures like std::vector and Interval
  • Use compiler flags for faster math and functions
  • Minimize UI updates by batching and avoiding unnecessary calls
  • Parallelize read-only operations without modifying the heap
  • Fine-tune memory usage and prevent reallocations where possible with emplace_back and reserve

Optimizing code with concrete suggestions

To optimize your code without major changes, I’m focusing on actionable micro-optimizations:

  1. Precompute constants and restructure loops to reduce branching.
  2. Cache DLL function pointers to avoid repeated loading.
  3. Batch UI updates by buffering and using AddRange to reduce overhead.
  4. Maintain dmax instead of recalculating it each time.
  5. Apply multi-threading safely with OpenMP for suitable loops.
  6. Replace macros with std::max for finer control.

Ready to implement!

Thought for 2m 30s

Trả lời

крутой кусок! сам алгоритм у тебя уже «горячий», так что выигрыш сейчас в основном из-за уменьшения накладных расходов: меньше переходов между управляемым и нативным миром, меньше перерасчётов всей кучи, меньше ветвлений в горячем цикле, аккуратный OpenMP и аккуратный UI. Ниже — конкретные правки в духе «микро», которые обычно дают ощутимые проценты на MSVC в C++/CLI WinForms.


Что оптимизируем по сути

  1. UI-вызовы в каждой итерации — самый дорогой путь. Переносим их в буфер и флашим пачками, заранее выключив перерисовку.

  2. Ветвление по mode в каждой итерации — устраняем; заранее выбираем нужные коллекции и текстбоксы.

  3. Многократные полные пересчёты dmax и make_heap — пересчитываем только при необходимости; остальное поддерживаем инкрементально.

  4. Загрузка DLL и получение указателя на функцию — один раз на процесс, без повторных LoadLibrary/GetProcAddress.

  5. Лишние деления/fabsf/повторные вычисления — предвычисляем постоянные, держим «обратные» величины.

  6. OpenMP — добавляем schedule(static), пороги включения, и simd там, где компилятор может векторизовать; избегаем тривиального оверхеда на маленьких размерах R.

  7. Выделения в векторахreserve везде, где растём, emplace_back вместо push_back(std::move(...)).

  8. Работа с кучей — откладываем полный make_heap до момента, когда он действительно нужен («грязный» флаг).

  9. Типы и вызовы — избегаем max из Windows-макроса, используем std::max; индексы циклов — int/ptrdiff_t с явным приведением.


Прицельные изменения (фрагменты кода)

Ниже — вставки/замены «кусок-в-кусок». Они не меняют логику алгоритма, только реализацию.

1) Кэшируем ShekelFunc на весь процесс

cpp
// В .cpp, вне функции (один раз на модуль) struct ShekelFuncHolder { using Fn = float (__cdecl*)(float, time_t); HINSTANCE h = nullptr; Fn fn = nullptr; ShekelFuncHolder() noexcept { h = GetModuleHandleW(L"TEST_FUNC.dll"); if (!h) h = LoadLibraryW(L"TEST_FUNC.dll"); fn = reinterpret_cast<Fn>(GetProcAddress(h, "ShekelFunc")); // Ничего не выгружаем: повторные вызовы будут быстрыми и безопасными. } }; static ShekelFuncHolder g_shekel; // lazy-init при первом обращении

А в функции вместо LoadLibrary/GetProcAddress:

cpp
auto ShekelFunc = g_shekel.fn; // уже готовый быстрый указатель

2) Готовим «ручки» под UI, чтобы не ветвиться в цикле

cpp
// перед циклом auto^ iterBox = use_mode ? textBox8 : textBox6; auto^ lenBox = textBox7; auto^ xBestBox= textBox4; auto^ seriesPoints = chart2->Series[use_mode ? 1 : 0]->Points; auto^ seriesBest = chart2->Series[use_mode ? 3 : 2]->Points; // буферизация точек и подавление лишних перерисовок chart2->SuspendLayout(); // вернём позже System::Collections::Generic::List< System::Windows::Forms::DataVisualization::Charting::DataPoint^>^ buf = gcnew System::Collections::Generic::List< System::Windows::Forms::DataVisualization::Charting::DataPoint^>(1024); const int UI_STEP = 16; // подобрать: 8–64 — обычно идеально int ui_count = 0; auto add_point_buffered = [&](double x, double y) { // НЕ добавляем каждую итерацию напрямую buf->Add(gcnew System::Windows::Forms::DataVisualization::Charting::DataPoint(x, y)); if ((++ui_count & (UI_STEP - 1)) == 0) { // степень двойки => дешёвый mod array<...::DataPoint^>^ arr = buf->ToArray(); seriesPoints->AddRange(arr); buf->Clear(); } };

В цикле теперь:

cpp
add_point_buffered(new_point, new_value);

А при любом «финальном» выводе (выход по итерациям или по epsilon) обязательно «доливаем» остаток и показываем лучшую точку одной операцией:

cpp
if (buf->Count) { seriesPoints->AddRange(buf->ToArray()); buf->Clear(); } seriesBest->AddXY(best_x, best_f); iterBox->Text = Convert::ToString(current_counter); lenBox->Text = Convert::ToString(interval_size /*или interval_length*/); xBestBox->Text= Convert::ToString(best_x); chart2->ResumeLayout(); // включили обратно

Если нужен ещё больший выигрыш — при вычислениях вообще не трогать chart2, а только на выходе: но это уже вопрос UX. Твой текущий вариант с «дросселем» даёт 10-100× меньше вызовов в UI.

3) Убираем ветвления по режиму внутри горячего участка

Весь код вида:

cpp
if (use_mode) { ... } else { ... }

внутри самого цикла можно свести к использованию уже выбранных seriesPoints/seriesBest/iterBox. Это убирает постоянные условные переходы из «горячей» части.

4) Дешевле работаем с dmax и кучей

  • dmax зависит только от длин интервалов. Эти длины у уже существующих интервалов не меняются, меняются только у двух новых при разбиении. Значит:
    • Держим dmax инкрементально: dmax = std::max(dmax, std::max(len1, len2)).
    • Если удалили интервал, чей размер совпадал с dmax, ставим флаг dmax_dirty = true и лишь изредка (или когда этот флаг поднят) делаем полный проход по R, иначе — не трогаем.
  • Для кучи: после массового ChangeCharacteristic(...) не делаем make_heap немедленно. Помечаем heap_dirty = true и выполняем make_heap ровно перед следующей операцией pop_heap (в начале итерации). Это один make_heap вместо 2-3.

Пример вставок:

cpp
bool heap_dirty = false; bool dmax_dirty = false; // ... после pop_heap мы знаем "top" const auto popped_len = std::fabs(top.end.first - top.start.first); if (popped_len == dmax) dmax_dirty = true; // при создании новых интервалов: const float len1 = curr.end.first - curr.start.first; const float len2 = curr1.end.first - curr1.start.first; dmax = std::max(dmax, std::max(len1, len2)); // только когда действительно нужно точное dmax: if (dmax_dirty && ((current_counter & 3) == 0)) { float new_dmax = std::max(len1, len2); const int n = static_cast<int>(R.size()); #pragma omp parallel for reduction(max:new_dmax) schedule(static) if(n > 512) for (int i = 0; i < n; ++i) { const float li = R[i].end.first - R[i].start.first; if (li > new_dmax) new_dmax = li; } dmax = new_dmax; dmax_dirty = false; }

И перед извлечением вершины (в начале шага):

cpp
if (heap_dirty) { std::make_heap(R.begin(), R.end(), Compare{}); heap_dirty = false; } // затем обычный pop_heap / push_heap

А там, где раньше делался мгновенный std::make_heap(...) после массовых обновлений:

cpp
heap_dirty = true; // вместо make_heap прямо сейчас

5) Предвычисляем «постоянные» и избегаем лишних делений

cpp
const float initial_length = b - a; const float inv_initial_len = 1.0f / initial_length; const float inv_03_initial = 1.0f / (0.3f * initial_length); // ... // было: const float progress = 1.0f - dmax / (0.3f * initial_length); const float progress = 1.0f - dmax * inv_03_initial;

6) OpenMP: только когда это оправдано + легкий тюнинг

  • Для коротких R параллель — чистый оверхед. Добавляем условие if(n > порог).
  • Даём планировщик schedule(static) — для равномерных лёгких тел цикла это дешевле по оверхеду.
  • Там, где тело цикла совсем простое (просто линейная формула) — #pragma omp simd (MSVC поддерживает).

Пример:

cpp
const int n = static_cast<int>(R.size()); #pragma omp parallel for schedule(static) if(n > 512) for (int i = 0; i < n; ++i) { auto& item = R[i]; const float len_item = item.end.first - item.start.first; item.ChangeCharacteristic(alpha * item.M + betta * global_coeff * len_item, N); } heap_dirty = true; // отложим make_heap

7) Мелочи «без шума»

  • UI: вместо AddXY(float,float) всё равно идёт упаковка в double; сразу передавай double (как выше) — упрощаем преобразования.
  • Extr: заранее резерв:
    cpp
    Extr.reserve(std::min<unsigned>(global_iterations_val, 1024u));
  • fabsf на длину интервала → у тебя везде end.first >= start.first (если так гарантируется) — тогда модуль не нужен; если нет — оставь, но можно заменить на условие:
    cpp
    float interval_size = front.end.first - front.start.first; if (interval_size < 0) interval_size = -interval_size;
  • max: обязательно std::max, чтобы не пойматься на #define max из <windows.h>.
  • Индексы: во всех for (int i = 0; i < R.size(); ++i) — вынести const int n = (int)R.size(); вверх, чтобы не читать size() каждый раз, и явное приведение типов.
  • push_back(std::move(x))emplace_back(std::move(x)) — на практике одинаково, но emplace_back честнее намерением и иногда короче путь.
  • Выбор серии/текстбоксов как выше — снимает десятки тысяч ветвлений на длинных прогоне.

Что получится по профилю

  • Меньше управляемых вызовов в горячем цикле (в особенности AddXY) → десятки миллисекунд экономии только на UI.
  • Меньше полных make_heap → экономия O(n) на каждой итерации, когда раньше ты перестраивал кучу полностью.
  • Инкрементальный dmax → нет O(n) сканов на каждом шаге.
  • OpenMP только там, где выгодно → нет оверхеда на маленьких R.
  • Предвычисления/устранение ветвлений → стабильнее векторизация и предсказание.

Доп. (по желанию, «тяжёлая артиллерия»)

Если захочешь выжать ещё:

  • Вынести чистую численную часть (весь while(true) без UI) в блок #pragma managed(push, off) → получается полностью нативный горячий код, а UI обновлять только по окончании либо редкими «снимками». В C++/CLI это порой даёт двузначные проценты на тех же MSVC /clr.
  • В Interval хранить готовую длину length (и обновлять только при конструировании/разбиении). Тогда в любых местах длина читается без вычитания.
  • Сборка: /O2 /GL /GS- /fp:fast /arch:AVX2 (или под твой CPU), OpenMP Support: Yes, для C++/CLI иногда помогает -d2SSAOptimizer- убрать, но это уже тонкий тюнинг.

Если хочешь, могу прислать аккуратный патч твоего метода целиком (с буферизацией UI, «грязной» кучей и инкрементальным dmax) — вставишь «as is».

Chia sẻ Q&A này