深入探讨用位掩码代替分支（6）：VB6速度测试

　　前面我们测试了C系列语言，验证了位掩码算法的确实性能不错。那么对于Basic系列语言，该算法的效率怎样呢？于是本文对此进行探讨。
　　VB.Net与C#一样，也是由.Net虚拟机执行的，没有多大的测试价值。所以我决定测试VB6。

一、移植要点

　　VB6的功能与C系列语言差很多。很多地方需要换另一种方法去实现，甚至不能实现。
　　要点有——
1.VB6不支持控制台程序，只支持窗口程序。所以我们的测试程序得修改为窗口程序。
2.VB6不支持指针，所以依靠数组。幸好现在的操作比较简单，用数组的性能损失不大。
3.VB6没有带符号移位运算法，所以无法实现f3_sar函数。
4.VB6和C#一样不支持宏，所以得手动实现代码。虽然可以将LIMITSU_BYTE这些宏改写为函数，但函数调用开销会影响性能。于是增加了f2_negB这个测试函数来验证这一论断。
5.VB6不支持条件运算符（?:）。所以只能利用单行If语句来实现f0_if函数。
6.虽然VB6提供了IIf函数，但它是靠变体类型来传递参数的，性能十分低下。于是增加了f1_iif这个测试函数来验证这一论断。
7.VB6的Not、And、Or、Xor运算符实际上是位运算符，可用来代替C语言中的~、&、|、^。
8.VB6默认的参数传递模式时ByRef（传引用）模式。在编写函数时，最好明确写清楚参数传递模式。因为对数组元素进行操作时，ByRef会造成额外的锁定/解锁操作，影响性能。（例如将LIMITSU_BYTE的参数改为ByRef，速度会慢一些）
9.VB6不支持函数指针或委托，所以得为每一个测试函数编写代码。

二、全部代码

　　全部代码——

' Win32 API
Private Declare Function timeGetTime Lib "winmm.dll" () As Long


' 数据规模
Private Const DATASIZE As Long = 16384   ' 128KB / (sizeof(signed short) * 4)

' 缓冲区
Private bufS(0 To DATASIZE * 4 - 1) As Integer    ' 源缓冲区。64位的颜色（4通道，每通道16位）
Private bufD(0 To DATASIZE * 4 - 1) As Byte   ' 目标缓冲区。32位的颜色（4通道，每通道8位）

' 用if分支做饱和处理
Private Sub f0_if(ByRef pbufD() As Byte, ByRef pbufS() As Integer, ByVal cnt As Long)
    Dim i As Long
    Dim p As Long   ' 当前位置
    p = 0
    For i = 0 To cnt - 1
        ' 分别对4个通道做饱和处理
        If pbufS(p) < 0 Then pbufD(p) = 0 Else If pbufS(p) > 255 Then pbufD(p) = 255 Else pbufD(p) = pbufS(p)
        p = p + 1
        If pbufS(p) < 0 Then pbufD(p) = 0 Else If pbufS(p) > 255 Then pbufD(p) = 255 Else pbufD(p) = pbufS(p)
        p = p + 1
        If pbufS(p) < 0 Then pbufD(p) = 0 Else If pbufS(p) > 255 Then pbufD(p) = 255 Else pbufD(p) = pbufS(p)
        p = p + 1
        If pbufS(p) < 0 Then pbufD(p) = 0 Else If pbufS(p) > 255 Then pbufD(p) = 255 Else pbufD(p) = pbufS(p)
        p = p + 1
    Next i
End Sub

' 用IIF函数做饱和处理
Private Sub f1_iif(ByRef pbufD() As Byte, ByRef pbufS() As Integer, ByVal cnt As Long)
    Dim i As Long
    Dim p As Long   ' 当前位置
    p = 0
    For i = 0 To cnt - 1
        ' 分别对4个通道做饱和处理
        pbufD(p) = IIf(pbufS(p) < 0, 0, IIf(pbufS(p) > 255, 255, pbufS(p)))
        p = p + 1
        pbufD(p) = IIf(pbufS(p) < 0, 0, IIf(pbufS(p) > 255, 255, pbufS(p)))
        p = p + 1
        pbufD(p) = IIf(pbufS(p) < 0, 0, IIf(pbufS(p) > 255, 255, pbufS(p)))
        p = p + 1
        pbufD(p) = IIf(pbufS(p) < 0, 0, IIf(pbufS(p) > 255, 255, pbufS(p)))
        p = p + 1
    Next i
End Sub

' 用位掩码做饱和处理.用求负生成掩码
Private Sub f2_neg(ByRef pbufD() As Byte, ByRef pbufS() As Integer, ByVal cnt As Long)
    Dim i As Long
    Dim p As Long   ' 当前位置
    p = 0
    For i = 0 To cnt - 1
        ' 分别对4个通道做饱和处理
        pbufD(p) = ((pbufS(p) And (pbufS(p) >= 0) Or (pbufS(p) >= 256)) And &HFF)
        p = p + 1
        pbufD(p) = ((pbufS(p) And (pbufS(p) >= 0) Or (pbufS(p) >= 256)) And &HFF)
        p = p + 1
        pbufD(p) = ((pbufS(p) And (pbufS(p) >= 0) Or (pbufS(p) >= 256)) And &HFF)
        p = p + 1
        pbufD(p) = ((pbufS(p) And (pbufS(p) >= 0) Or (pbufS(p) >= 256)) And &HFF)
        p = p + 1
    Next i
End Sub

Private Function LIMITSU_BYTE(ByVal n As Integer) As Byte
    LIMITSU_BYTE = ((n And (n >= 0) Or (n >= 256)) And &HFF)
End Function

' 调用LIMITSU_BYTE函数
Private Sub f2_negB(ByRef pbufD() As Byte, ByRef pbufS() As Integer, ByVal cnt As Long)
    Dim i As Long
    Dim p As Long   ' 当前位置
    p = 0
    For i = 0 To cnt - 1
        ' 分别对4个通道做饱和处理
        pbufD(p) = LIMITSU_BYTE(pbufS(p))
        p = p + 1
        pbufD(p) = LIMITSU_BYTE(pbufS(p))
        p = p + 1
        pbufD(p) = LIMITSU_BYTE(pbufS(p))
        p = p + 1
        pbufD(p) = LIMITSU_BYTE(pbufS(p))
        p = p + 1
    Next i
End Sub

Private Sub OutLog(ByRef s As String)
    txtOut.Text = txtOut.Text & s & Chr(13) & Chr(10)
    txtOut.Refresh
    DoEvents    ' 响应界面事件
End Sub

' 进行测试
Private Sub runTest(ByVal bFull As Boolean)
    Const MaxI As Long = 3  ' 多次测试
    Const MaxJ As Long = 4000   ' 重复运算几次延长时间，避免计时精度问题
    Dim tm0 As Long, tm1 As Long    ' 执行时 间
    Dim i As Long, j As Long
    
    ' begin
    btnTest.Enabled = False
    btnTestFull.Enabled = False
    txtOut.Text = ""
    Call OutLog("== noif:VB6 ==")
    
    ' f0_if
    For i = 1 To MaxI   ' 多次测试
        tm0 = timeGetTime()
        For j = 1 To MaxJ   ' 重复运算几次延长时间，避免计时精度问题
            Call f0_if(bufD, bufS, DATASIZE)
        Next j
        tm1 = timeGetTime() - tm0
        Call OutLog("f0_if[" & i & "]:" & Chr(9) & tm1)
    Next i
    
    ' f1_iif
    If bFull Then
        For i = 1 To MaxI   ' 多次测试
            tm0 = timeGetTime()
            For j = 1 To MaxJ   ' 重复运算几次延长时间，避免计时精度问题
                Call f1_iif(bufD, bufS, DATASIZE)
            Next j
            tm1 = timeGetTime() - tm0
            Call OutLog("f1_iif[" & i & "]:" & Chr(9) & tm1)
        Next i
    End If
    
    ' f2_neg
    For i = 1 To MaxI   ' 多次测试
        tm0 = timeGetTime()
        For j = 1 To MaxJ   ' 重复运算几次延长时间，避免计时精度问题
            Call f2_neg(bufD, bufS, DATASIZE)
        Next j
        tm1 = timeGetTime() - tm0
        Call OutLog("f2_neg[" & i & "]:" & Chr(9) & tm1)
    Next i
    
    ' f2_negB
    For i = 1 To MaxI   ' 多次测试
        tm0 = timeGetTime()
        For j = 1 To MaxJ   ' 重复运算几次延长时间，避免计时精度问题
            Call f2_negB(bufD, bufS, DATASIZE)
        Next j
        tm1 = timeGetTime() - tm0
        Call OutLog("f2_negB[" & i & "]:" & Chr(9) & tm1)
    Next i
    
    ' end
    btnTest.Enabled = True
    btnTestFull.Enabled = True
End Sub

Private Sub btnTest_Click()
    Call runTest(False)
    btnTest.SetFocus
End Sub

Private Sub btnTestFull_Click()
    Call runTest(True)
    btnTestFull.SetFocus
End Sub

Private Sub Form_Load()
    Dim i As Long
    ' 初始化
    Randomize
    For i = 0 To DATASIZE * 4 - 1
        bufS(i) = CInt(Rnd() * 512) - 128   ' 使数值在 [-128, 383] 区间
    Next i
    Exit Sub
End Sub

Private Sub Form_Resize()
    ' 是文本框自适应窗口尺寸
    Call txtOut.Move(0, txtOut.Top, Me.ScaleWidth, Me.ScaleHeight - txtOut.Top)
End Sub

Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)
    '
End Sub

三、配置与编译

3.1 配置编译优化

　　步骤如下——
1.点击菜单栏 “工程”->“属性”，打开工程属性对话框。
2.点击“编译”，切换到“编译”页面。
3.点击选择“编译为本机代码”、“代码速度优化”。

4.点击“高级优化”，打开“高级优化”对话框。
5.勾选所有的复选框，点击“确定”关闭“高级优化”对话框。

6.点击“确定”关闭工程属性对话框。

3.2 获取编译器生成的汇编代码

　　获取编译器生成的汇编代码有助于分析程序性能。虽然VB6集成开发环境没有提供该功能，但可以通过替换“C2.exe”来获得汇编代码。详见——
http://sunh.hosp.ncku.edu.tw/~cww/html/q00545.html
获取VB编译后的LST文件

3.3 编译

　　虽然可以在开发环境中按F5运行，但它实际上是以解释方式运行的。
　　应该点击菜单栏 “文件”->“发布”，生成编译后的exe。
　　因现在已经用上了“C2.exe”补丁，所以在编译过程中会提醒保存lst文件。

四、测试结果

　　运行编译后的“noifVB6.exe”。在32位winXP上的测试结果——

== noif:VB6 ==
f0_if[1]:    2844
f0_if[2]:    2859
f0_if[3]:    2844
f1_iif[1]:    83422
f1_iif[2]:    83453
f1_iif[3]:    83422
f2_neg[1]:    1078
f2_neg[2]:    1063
f2_neg[3]:    1078
f2_negB[1]:    2125
f2_negB[2]:    2125
f2_negB[3]:    2140

　　在64位win7上的测试结果——

== noif:VB6 ==
f0_if[1]:    2839
f0_if[2]:    2824
f0_if[3]:    2839
f1_iif[1]:    90137
f1_iif[2]:    90137
f1_iif[3]:    90199
f2_neg[1]:    1061
f2_neg[2]:    1061
f2_neg[3]:    1061
f2_negB[1]:    2090
f2_negB[2]:    2090
f2_negB[3]:    2090

　　硬件环境——
CPU：Intel Core i3-2310M, 2100 MHz
内存：DDR3-1066

源码下载——
https://files.cnblogs.com/zyl910/noifVB6.rar

（建议阅读编译器生成的汇编代码，位于“FrmNoifVB6.lst”）

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深入探讨用位掩码代替分支（7）：MMX指令集速度测试