一步步教你优化Delphi字串查找

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一步步教你优化Delphi字串查找

来源: 作者: 时间:2016-02-05 11:47 【

本人在编写离线浏览器WebSeizer的过程中,用到大量字符串处理函数,这是很耗CPU的一个处理过程,为了编写出高效率的网页解析引擎,对优化代码作了一番研究。 1 、高精度的计时函数
本人在编写离线浏览器WebSeizer的过程中,用到大量字符串处理函数,这是很耗CPU的一个处理过程,为了编写出高效率的网页解析引擎,对优化代码作了一番研究。

  1 、高精度的计时函数

  代码优化时需要用到精确的计时器。常用的有GetTickCount函数,可以达到毫秒级的精度。但还是很不够的,这时可以采用提高循环次数的办法。另外,还有一个精度更高的定时——“高分辨率性能计数器”(high-resolution performance counter),它提供了两个API函数,取得计数器频率的QueryPerformanceFrequency和取得计数器数值的QueryPerformanceCounter。实现原理是利用计算机中的8253,8254可编程时间间隔定时器芯片实现的。在计算机内部有三个独立的16位计数器。

  计数器可以以二进制或二—十进制(BDC)计数。计数器每秒产生1193180次脉冲,每次脉冲使计数器的数字减一,产生频率是可变的,用QueryPerformanceFrequency可以得到,一般情况下都是1193180。QueryPerformance Counter可以得到当前的计数器值。所以只要你的计算机
够快,理论上精度可以达到1/1193180秒。

  2 、代码优化实例

  下面以一个自定义的字符串函数的为例,说明代码优化过程。

  Delphi提供的字符串函数里有一个Pos函数,它的定义是:

function Pos(Substr: string; S: string): Integer;

  它的作用是在字符串S中查找字符串Substr,返回值是Substr在S中第一次出现的位置,如果没有找到,返回值为0。

  在本人编写WebSeizer软件(天空软件站有)过程中,Pos已经不能满足要求。一方面:在处理网页中的字符串时,要求对大小写不敏感,即< h t m l > 和<HTML>代表的含义完全一样。另一方面:我们还要求有一个函数,返回值是Substr在S中最后一次出现的位置,而不是第一次出现的位置。下面是这个函数的未经优化的代码。

function RightPos(const Substr,S: string): Integer;
var
 iPos: Integer;
 TmpStr:string;
begin
 TmpStr:=s;
 iPos := Pos(Substr,TmpStr); Result:=0;
 //查找Substr第一次出现位置
 while iPos<>0 do
 begin
  Delete(TmpStr,1,iPos+length(Substr)-1);
  //删除已经查找过的字符
  Result:=Result+iPos;
  iPos := Pos(Substr,TmpStr); //查找Substr出现位置
  if iPos=0 then break;
  Result:=Result+length(Substr)-1;
 end;
end;

  这个函数里,用到了Delete函数,我们再来看一看System.pas文件里Delete函数的实现过程,请看下面代码:

procedure _LStrDelete{ var s : AnsiString; index, count : Integer };
asm
{ EAX Pointer to s }
{ EDX index }
{ ECX count }
PUSH EBX
PUSH ESI
PUSH EDI
MOV EBX,EAX
MOV ESI,EDX
MOV EDI,ECX
CALL UniqueString
MOV EDX,[EBX]
TEST EDX,EDX { source already empty:
nothing to do }
JE @@exit
MOV ECX,[EDX-skew].StrRec.length
{ make index 0-based, if not in [0 .. Length(s)-1]
do nothing }
DEC ESI
JL @@exit
CMP ESI,ECX
JGE @@exit
{ limit count to [0 .. Length(s) - index] }
TEST EDI,EDI
JLE @@exit
SUB ECX,ESI { ECX = Length(s) - index
}
CMP EDI,ECX
JLE @@1
MOV EDI,ECX
@@1:
{ move length - index - count characters from
s+index+count to s+index }
SUB ECX,EDI { ECX = Length(s) - index
- count }
ADD EDX,ESI { EDX = s+index }
LEA EAX,[EDX+EDI] { EAX = s+index+count }
CALL Move
{ set length(s) to length(s) - count }
MOV EDX,[EBX]
MOV EAX,EBX
MOV EDX,[EDX-skew].StrRec.length
SUB EDX,EDI
CALL _LStrSetLength
@@exit:
POP EDI
POP ESI
POP EBX
end;

  Delete 函数中,有这两句:CALL Move和CALL_LstrSetLength。其中Move函数是将一个内存块拷贝到另一个地址,LstrSetLength函数将改变字符串的长度,其中也有对内存进行分配的代码。这些对内存进行操作的函数都是极其消耗CPU运行时间的,所以Delete函数也是一个极其消耗CPU运行时间的函数。为了尽量避免使用这些函数,我对自定义函数RightPos进行了改写。

  修改后不再使用Delete及Pos函数,直接通过指针对内存操作,提高了效率。

function RightPosEx(const Substr,S: string): Integer;
var
 iPos: Integer;
 TmpStr:string;
 i,j,len: Integer;
 PCharS,PCharSub:PChar;
begin
 PCharS:=PChar(s); //将字符串转化为PChar格式
 PCharSub:=PChar(Substr);
 Result:=0;
 len:=length(Substr);
 for i:=0 to length(S)-1 do
 begin
  for j:=0 to len-1 do
  begin
   if PCharS[i+j]<>PCharSub[j] then break;
  end;
  if j=len then Result:=i+1;
end;

  请看第一句PCharS:=PChar(s),它的作用是将Delphi字符串强制转化为PChar 格式(PChar 是Windows中使用的标准字符串,不包含长度信息,使用0为结束标志),并得到指向PChar字符串的指针PcharS。

  下面就要对自定义函数的运行时间进行测量,为了提高测量的精度,减小随机性,我们计算重复10000次所需的时间。代码如下:

var
i,len,iPos: Integer;
PerformanceCount1,PerformanceCount2,Count:int64;
begin
len:=10000; //重复次数
QueryPerformanceCounter(PerformanceCount1);//开始计数
for i:=0 to len-1 do
begin
 iPos:=RightPos(’12’,Edit1.Text); //被测试的函数
end;
QueryPerformanceCounter(PerformanceCount2); //结束计数
Count:=(PerformanceCount2-PerformanceCount1);
Label1.Caption:=inttostr(iPos)+’ time=’+inttostr(Count);
End;

  我的配置是Duron700,256M内存,测试中RightPos函数重复了10000遍,RightPos使用的参数为:Substr=12,S=Edit12ewew12tet。得到的测量结果是Count=217000,又对其他几个函数作了对比,结果如下:

函数名 重复次数 QueryPerformanceCounter 计数值
Pos 10000 150000
RightPos 10000 217000
RightPosEx 10000 160000

  可以看出测试的结果是比较满意的,改进过的RightPosEx函数效率比RightPos高很多,考虑到测试用的字符串比较短,使用长字符串效果更明显。如果直接使用Delphi的字符串格式而不用转为PChar格式,则效率又可提高一步。但字符串格式是Delphi语言自定义的,存在兼容性问题。所以这一版本的字串搜索函数就不列出来了,读者在前面代码的基础上很容易就可写出来的。代码优化到底要执行到哪一步,是仁者见仁,智者见智的问题。有的人偏重于提高效率,有的人偏重于保证兼容性,这需要在实际使用过程中作取舍。
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