C++图形编程性能提升秘籍

优化内存分配：避免动态内存分配，使用内存池和缓存数据。使用多线程：将计算任务分配给多个线程提高并行度。优化渲染过程：批处理渲染调用、剔除不可见对象、使用 gpu 着色器。实战案例：使用 vao 和 vbo 优化三角形渲染代码，避免每次调用 glbegin() 和 glend() 的开销，提高加载效率。

C++ 图形编程性能提升秘籍

前言

在图形编程中，性能至关重要。滞后的动画或帧频下降可能会破坏用户体验。本文将分享一些提升 C++ 图形编程性能的实用技巧。

1. 优化内存分配

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• 使用内存池分配和释放经常使用的对象，避免多次分配和释放的开销。
• 避免动态内存分配（例如 new），因为它比使用栈分配慢。

2. 缓存数据

• 缓存经常读取的数据，避免重复访问内存。
• 使用 const 关键字声明不会更改的对象，编译器可以优化对它们的访问。

const std::vector vertices = ...;

3. 使用多线程

• 将计算密集型任务分配给多个线程，提高并行度。
• 使用现代 C++ 标准中的线程类（std::thread）。

std::vector threads;
for (int i = 0; i < num_threads; i++) {
  threads.push_back(std::thread(&Worker, this, i));
}

4. 优化渲染过程

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• 批处理渲染调用：聚合多个渲染调用到一个批次中。
• 剔除：剔除不可见或距摄像机太远的对象。
• 使用 GPU 着色器：将复杂的计算移至 GPU，提高处理速度。

5. 使用工具和库

• 分析工具：例如 Visual Studio 的性能分析器，可用于识别性能瓶颈。
• 图形库：例如 DirectX、OpenGL 或 Vulkan，提供了性能优化的图形 API。

实战案例

让我们应用这些技巧优化一个简单的三角形渲染程序。

原始代码：

void RenderTriangle() {
  for (int i = 0; i < num_triangles; i++) {
    glBegin(GL_TRIANGLES);
    glVertex3f(vertices[3 * i], vertices[3 * i + 1], vertices[3 * i + 2]);
    glVertex3f(vertices[3 * i + 3], vertices[3 * i + 4], vertices[3 * i + 5]);
    glVertex3f(vertices[3 * i + 6], vertices[3 * i + 7], vertices[3 * i + 8]);
    glEnd();
  }
}

优化后的代码：

void RenderTriangle() {
  static const GLuint vao = ...;
  static const GLuint vbo = ...;

  glBindVertexArray(vao);
  glBindBuffer(GL_ARRAY_BUFFER, vbo);
  glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, sizeof(vertices), vertices, GL_STATIC_DRAW);
  glEnableVertexAttribArray(0);
  glVertexAttribPointer(0, 3, GL_FLOAT, GL_FALSE, sizeof(Vertex), reinterpret_cast(0));
  glDrawArrays(GL_TRIANGLES, 0, num_triangles * 3);
}

通过使用顶点数组对象 (VAO) 和顶点缓冲对象 (VBO)，我们可以避免繁重的每次调用 glBegin() 和 glEnd() 的开销。此外，glBufferData() 允许一次将整个顶点数据加载到 GPU，从而提高渲染效率。