開發手札：圖形中int和float運算性能問題

       這一篇主要圍繞一些代碼潔癖問題進行觀察測試，在gameplay和shader開發中，int/float等數值類型的乘除運算屬於很常見的，關於其性能和耗時也有區別（這點我看了百度google也沒個明確的說法），當然我們如果只是寫普通代碼，其實不用過於在意此這些問題。

       如果是進行着色器開發，我們還是要明瞭一下比較好。在着色器開發中，片段函數中代碼的計算運算次數是很龐大的，以千萬/億爲單位，所以我們需要明確int/float/half/fixed的乘除運算性能問題，下面我們來測試一下，因爲shader使用c編寫，那麼我們就使用c來測試。

       如下，我單純的使用主線程進行int和float的運算，查看運算時間的差異（注意：1.我不使用線程是因爲線程有資源優先級的問題，我看百度上很多人用多線程測試，這種是錯誤的 2.同時我不使用數值類型強轉，避免其他性能消耗影響 3.最後我使用10和3這種除不盡的數值爲了普適化），那麼貼代碼跑起來吧，目標100000000000次運算。

#include "stdafx.h"
#include<thread>
#include<Windows.h>
#include<string.h>

using namespace std;

const int COUNT = 100000000000;

DWORD crtTime;

void PrintCrtTime()
{
	crtTime = GetTickCount();
	printf("\n");
	printf("當前時間：%d\n", crtTime);
}

void PrintElapseTime(string method)
{
	DWORD crt = GetTickCount();
	printf("執行方法：%s 當前時間：%d\n", method.c_str(), crt);
	printf("執行方法：%s 使用時間：%d\n", method.c_str(), crt - crtTime);
	printf("\n");
}

void IntMultiplyInt()
{
	PrintCrtTime();
	int count = COUNT;
	int a = 10;
	int b = 3;
	int c;
	while (count > 0)
	{
		a * b;
		//c = (int)(a * b);
		count--;
	}
	PrintElapseTime("int乘int");
}

void IntMultiplyFloat()
{
	PrintCrtTime();
	int count = COUNT;
	int a = 10;
	float b = 3.0;
	int c;
	while (count > 0)
	{
		a * b;
		//c = (int)(a * b);
		count--;
	}
	PrintElapseTime("int乘float");
}

void FloatMultiplyFloat()
{
	PrintCrtTime();
	int count = COUNT;
	float a = 10.0;
	float b = 3.0;
	int c;
	while (count > 0)
	{
		a * b;
		//c = (int)(a * b);
		count--;
	}
	PrintElapseTime("float乘float");
}

void IntDivisionInt()
{
	PrintCrtTime();
	int count = COUNT;
	int a = 10;
	int b = 3;
	int c;
	while (count > 0)
	{
		a / b;
		//c = (int)(a / b);
		count--;
	}
	PrintElapseTime("int除int");
}

void IntDivisionFloat()
{
	PrintCrtTime();
	int count = COUNT;
	int a = 10;
	float b = 3.0;
	int c;
	while (count > 0)
	{
		a / b;
		//c = (int)(a / b);
		count--;
	}
	PrintElapseTime("int除float");
}

void FloatDivisionFloat()
{
	PrintCrtTime();
	int count = COUNT;
	float a = 10.0;
	float b = 3.0;
	int c;
	while (count > 0)
	{
		a / b;
		//c = (int)(a / b);
		count--;
	}
	PrintElapseTime("float除float");
}

int main()
{
	IntMultiplyInt();
	IntMultiplyFloat();
	FloatMultiplyFloat();

	IntDivisionInt();
	IntDivisionFloat();
	FloatDivisionFloat();

	return 0;
}

        運算結果如下：

 

       可以看得出來，int除int消耗時間最多，但是從整體看來，我認爲幾乎沒有區別，所以在100000000000次運算下，我們可以說單純的int/float乘除，性能一樣。

       但是，我們使用代碼進行數值運算了，肯定要得到結果的，那麼就存在中間值之間的轉換問題，接下來我們使用int c儲存結果值，看下100000000000次運算的性能差別，如下：

      

       結果：

      

       可以看得出來以下三點：

       1.int除float消耗性能最高

       2.乘法除法運算中，不同類型相乘除最耗時

       3.都使用float運算，耗時最少，性能最高

       當然如果我們把c改成float呢？如下：

      

       結果：

      

       看得出來不同類型運算依舊是最耗時的，同時float類型不論做乘除運算都沒什麼性能差距。

       那麼，我們以後怎麼寫代碼合適呢？或者說我們可以拋棄掉哪些無所謂的寫法操作呢？我認爲有以下三點：

       1.儘量使用同類型進行運算。打個比方，我們需要對紋理或者分辨率進行運算，因爲紋理和分辨率都是int型，那麼我們可以使用float進行儲存後，再進行縮放/比例計算等運算。

       2.不用在意float的乘除問題，也就是說說不用將10.0f/3.0f改成10.0f*0.333333f等，這樣不僅沒有增加性能，還會造成多次複合運算後的精度不準確，我看很多主程寫代碼甚至都犧牲精確性都要將float的除法改成乘法，脾氣暴躁的看到剛畢業的實習生這麼寫，還要上去罵兩句，你自己要做測試，不要人云亦云。

      3.float就是比int進行計算快，我看很多人都潛意識覺得float的使用更消耗性能，好多時候都會強轉成int，沒必要，不僅運算更慢，還不精確。就用float儲存計算完事了。