一步步教你优化Delphi字串查找
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（天空软件站有下载）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。
