fix(perf): 公式映射导致确认/适应视图/拖拽排序/组复选框四处卡死根治
四次卡顿是**同一个根因**：公式信号（不保序）的幅值范围与包络带各写了一份 「逐点扫描整条信号」，且都没有缓存。2580 万采样时实测 1589ms + 1481ms， 而幅值范围指纹包含公式文本 / 信号顺序 / 可见性 / lane.autoRange ⇒ 确认编辑、适应视图、拖拽排序、组复选框每一个都会让它失效、每次都重付 3.1 秒。 修法： - 新增 DataSet::FormulaTransformCache / FormulaTransformFor：一次扫描同时算出 绘制值域与逐分组包络，缓存到数据层（std::deque，指针稳定）。 - TabConfig::ComputeLaneRange 的公式分支改为查该缓存（保留非法公式的逐点回退）。 - PlotView::AcquireFormulaEnvelope 改为直接复用数据层同一条目， 删除 PlotView 自有的 FormulaEnvelopeEntry / m_formulaEnvelopes 与两个重复常量。 - FormulaEval 新增 FormulaProgram（编译一次、批量求值）：always_inline、 常量折叠（2/1.25 => 1.6）、幂次改写（x^2 => x*x、x^3、x^0.5 => sqrt）、 按分组两级循环（去掉每点一次整数除法）。 - EvaluateFormula 复用 thread_local FormulaProgram（按内容缓存），两条路径语义一致。 实测（2580 万采样，纯控制台探针）：确认公式 3070ms => 379ms；改 x^2 1.9s => 0.19s； 适应视图 / 拖拽排序 / 组复选框 1589ms => 0.0015ms（命中缓存）。 回归：缓存命中/失效/值域、14 组公式语义与逐位一致性、非法/空公式回退全部 PASS； release/debug 零警告；Release TargetCheck.exe 890,880 B（< 1MB）。 未做：跨组移动共享时间轴仍深拷贝 197MB（55-66ms，值语义决定，风险大于收益）； 首次 379ms 仍同步阻塞（后台化的复杂度暂不划算）。
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DeepSeek-V4.1-Flash committed
1 parent
8b9c1e3de3
commit
266ab657be
9 files changed
+725
-259
No files matched your search
@@ -1842,44 +1842,25 @@ namespace jdi
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bool& bandMode, bool& bandSpiky) const;
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bool& bandMode, bool& bandSpiky) const;
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||||||
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/**
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/**
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* @brief 「公式映射」信号的逐分组包络缓存条目（见 `AcquireFormulaEnvelope`）。
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* @brief 取得「公式映射」信号的逐分组包络（**数据层共享缓存**）。
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*
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*
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* 键 = 信号 + 采样数组 + 采样数 + 公式文本 + 影响数值的样式字段。
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* ⚠️⚠️ 缓存实体是 `DataSet::FormulaTransformCache`（见 `DataSet::FormulaTransformFor`）：
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* `minimums` / `maximums` 存的是**已经套用完整绘制变换**（公式 → 系数 → 绝对值 →
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* 它与幅值自适应（`TabConfig::ComputeLaneRange`）**共用同一次全量扫描**。
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* 镜像 → Y 偏移）之后、每 `stride` 个采样一个分组的极值（无有效值的分组为 NaN）。
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* `SignalData::coarseMin/coarseMax` 只存原始采样的分组极值，只有在数值变换
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*/
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* **保序**时才能直接缩放使用（见 `DrawTransformOrderPreserving`）；公式
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struct FormulaEnvelopeEntry
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* （如 `f(t)^2`、`1/f(t)`）不保序，必须用变换后的分组极值。
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{
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const void* signal = nullptr; /**< `resolved.data`（区分不同信号）。 */
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||||||
const void* values = nullptr; /**< `values.data()`（区分重新加载的数据）。 */
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std::size_t count = 0; /**< 参与统计的采样数。 */
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||||||
std::size_t stride = 0; /**< 每个分组覆盖的采样数。 */
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std::wstring formula; /**< 公式文本（空 = 不适用）。 */
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float gain = 1.0f;
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bool absolute = false;
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bool mirrorVertical = false;
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float offsetY = 0.0f;
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std::vector<double> minimums; /**< 每组的绘制值下限。 */
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||||||
std::vector<double> maximums; /**< 每组的绘制值上限。 */
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bool valid = false; /**< 是否已成功建立。 */
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};
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/**
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* @brief 取得（必要时建立）「公式映射」信号的逐分组包络。
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*
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*
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* ⚠️⚠️ **为什么必须单独建一层**：`SignalData::coarseMin/coarseMax` 只存**原始采样**的
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* 旧实现自查自建了一份包络缓存，并与幅值自适应各自全扫一遍 ⇒ 2580 万采样时
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||||||
* 分组极值，只有在数值变换**保序**时才能直接缩放使用（见 `DrawTransformOrderPreserving`）。
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* 「确认公式 / 适应视图 / 拖拽排序 / 勾选组」全部卡 1.6 s + 1.5 s
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||||||
* 公式（如 `f(t)^2`、`1/f(t)`）不保序，旧实现在这种情况会退化成**逐点扫描整条信号**：
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*（用户 2026-11-04 报告）。现在两条路径共享一次扫描的结果。
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* `VERY_BIG_DATA` 单条 2580 万采样时，一次折线构建 ≈ 850ms（缩放一帧就卡一次）。
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* 这里把“变换后的分组极值”算**一次**缓存起来，之后每帧/每次缩放只按分组聚合
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* （几十微秒），且极值仍是逐点统计出来的 ⇒ **不会漏掉尖峰**。
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*
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*
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* 只在公式信号上使用；无公式时返回 nullptr（继续走既有的 `coarseMin/Max` 快路径）。
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* 只在公式信号上使用；无公式 / 公式非法时返回 nullptr（继续走 `coarseMin/Max` 快路径）。
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*
|
*
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||||||
* @param [IN] resolved 已解析的信号视图。
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* @param [IN] resolved 已解析的信号视图。
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||||||
* @return 缓存条目指针（内容有效）；不适用或无法建立时返回 nullptr。
|
* @return 缓存条目指针（内容有效）；不适用或无法建立时返回 nullptr。
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*/
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*/
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const FormulaEnvelopeEntry* AcquireFormulaEnvelope(const ResolvedSignal& resolved) const;
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const DataSet::FormulaTransformCache* AcquireFormulaEnvelope(
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const ResolvedSignal& resolved) const;
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/**
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/**
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@@ -3639,7 +3620,13 @@ namespace jdi
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* 只在信号带公式时建立；条目键含公式文本与影响数值的样式字段，
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* 只在信号带公式时建立；条目键含公式文本与影响数值的样式字段，
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* 公式 / 系数 / 镜像等变化时自然失效。用 `deque` 保证追加时已有引用不失效。
|
* 公式 / 系数 / 镜像等变化时自然失效。用 `deque` 保证追加时已有引用不失效。
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*/
|
*/
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mutable std::deque<FormulaEnvelopeEntry> m_formulaEnvelopes;
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/**
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* @brief 「公式映射」信号的绘制值缓存（**唯一实现在数据层**）。
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*
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* 旧实现是 `mutable std::deque<FormulaEnvelopeEntry> m_formulaEnvelopes;` —— 与
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* `TabConfig::ComputeLaneRange` 各扫一遍整条信号。现已合并进
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* `DataSet::m_formulaTransforms`（见 `DataSet::FormulaTransformFor`）。
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*/
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/**
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/**
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* @brief 折线顶点缓存的**容量上限**（条目数）。
|
* @brief 折线顶点缓存的**容量上限**（条目数）。
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*
|
*
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||||||
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|||||||
@@ -622,16 +622,10 @@ namespace jdi
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*/
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*/
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inline const wchar_t* const kClipNeedDoubleCursorHint = L"启用双光标模式以进行选区截取";
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inline const wchar_t* const kClipNeedDoubleCursorHint = L"启用双光标模式以进行选区截取";
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||||||
|
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// ---- 「公式映射」的分组包络缓存（见 `PlotView::AcquireFormulaEnvelope`）----
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// ---- 「公式映射」的分组包络（缓存实体在数据层：`DataSet::FormulaTransformFor`）----
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/**
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// ⚠️ 分组数（65536）与缓存上限（8 条）现由 `Utilities/Src/DataModel.cpp` 里的
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* @brief 每个信号的包络分组数上限（分组宽度按采样数反算）。
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// `kFormulaTransformBuckets` / `kFormulaTransformCacheLimit` 控制；这里不再重复定义，
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*
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// 避免“绘制侧与幅值自适应各扫一遍”（旧实现的两个常量 + 两份缓存就是卡顿根源）。
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* 65536 组 × 2（min/max）× 4B ≈ 512KB/信号；对 2580 万采样 ⇒ 每组 ~394 个采样，
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* 而屏幕上一个像素列覆盖上万采样 ⇒ 分组粒度造成的包络误差远小于 1 像素。
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*/
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inline const std::size_t kFormulaEnvelopeBuckets = 65536;
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/** @brief 包络缓存最多保存的信号数（超出即整表清空，避免无界增长）。 */
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inline const std::size_t kFormulaEnvelopeCacheLimit = 16;
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// ---- 「均值滤波」面板的两行参数滑块（用户 2026-10-30 要求）----
|
// ---- 「均值滤波」面板的两行参数滑块（用户 2026-10-30 要求）----
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@@ -210,82 +210,25 @@ namespace jdi
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return &m_polylineCache.back();
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return &m_polylineCache.back();
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}
|
}
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const PlotView::FormulaEnvelopeEntry* PlotView::AcquireFormulaEnvelope(
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const DataSet::FormulaTransformCache* PlotView::AcquireFormulaEnvelope(
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const ResolvedSignal& resolved) const
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const ResolvedSignal& resolved) const
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{
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{
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if (resolved.data == nullptr || resolved.style == nullptr || !resolved.style->HasFormula())
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if (resolved.data == nullptr || resolved.style == nullptr || m_dataSet == nullptr ||
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||||||
|
!resolved.style->HasFormula())
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{
|
{
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return nullptr;
|
return nullptr;
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||||||
}
|
}
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const std::vector<double>& values = resolved.data->values;
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// ⚠️⚠️ 缓存**只有一份**，在数据层（`DataSet::FormulaTransformFor`）：
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const std::size_t count = values.size();
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// 它与 `TabConfig::ComputeLaneRange` 共用同一次全量扫描的结果。
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if (count == 0)
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// 旧实现在这里又建了一份包络缓存、并且与幅值自适应各自全扫一遍
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// ⇒ 2580 万采样时「确认公式」要卡 1.6 s + 1.5 s（用户 2026-11-04 报告）。
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const DataSet::FormulaTransformCache* transform =
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m_dataSet->FormulaTransformFor(*resolved.data, *resolved.style);
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if (transform == nullptr || !transform->ready || transform->stride == 0)
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{
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{
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return nullptr;
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return nullptr;
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}
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}
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const SignalStyle& style = *resolved.style;
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return transform;
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const void* signalKey = static_cast<const void*>(resolved.data);
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const void* valuesKey = static_cast<const void*>(values.data());
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// 命中缓存：公式与全部影响数值的样式字段都一致时可直接复用。
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for (const FormulaEnvelopeEntry& entry : m_formulaEnvelopes)
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{
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if (entry.valid && entry.signal == signalKey && entry.values == valuesKey &&
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entry.count == count && entry.formula == style.formula && entry.gain == style.gain &&
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entry.absolute == style.absolute && entry.mirrorVertical == style.mirrorVertical &&
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entry.offsetY == style.offsetY)
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{
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return &entry;
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}
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}
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// 未命中：建立新条目（容量上限很小：只有“带公式”的信号才会进来）。
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if (m_formulaEnvelopes.size() >= kFormulaEnvelopeCacheLimit)
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{
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m_formulaEnvelopes.clear();
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}
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m_formulaEnvelopes.emplace_back();
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FormulaEnvelopeEntry& entry = m_formulaEnvelopes.back();
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entry.signal = signalKey;
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entry.values = valuesKey;
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entry.count = count;
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entry.formula = style.formula;
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entry.gain = style.gain;
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entry.absolute = style.absolute;
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entry.mirrorVertical = style.mirrorVertical;
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entry.offsetY = style.offsetY;
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// 分组宽度：让分组数落在 `kFormulaEnvelopeBuckets` 量级（内存 = 2 × 分组数 × 4B）。
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entry.stride = std::max<std::size_t>(
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1, (count + kFormulaEnvelopeBuckets - 1) / kFormulaEnvelopeBuckets);
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const std::size_t buckets = (count + entry.stride - 1) / entry.stride;
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entry.minimums.assign(buckets, std::numeric_limits<double>::quiet_NaN());
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||||||
entry.maximums.assign(buckets, std::numeric_limits<double>::quiet_NaN());
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// ⚠️ **一次**全量扫描：逐点套用完整绘制变换后按分组取极值。
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// 之后每帧 / 每次缩放都只按分组聚合，代价与采样数无关。
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for (std::size_t index = 0; index < count; ++index)
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{
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const double mapped = ApplyDrawTransform(style, values[index]);
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if (!std::isfinite(mapped))
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{
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continue;
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}
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const std::size_t bucket = index / entry.stride;
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const double value = mapped;
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double& low = entry.minimums[bucket];
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double& high = entry.maximums[bucket];
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if (!(low <= high))
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{
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// 该分组第一次写入（初值是 NaN）。
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low = value;
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high = value;
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continue;
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}
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low = std::min(low, value);
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high = std::max(high, value);
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}
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entry.valid = true;
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return &entry;
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||||||
}
|
}
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void PlotView::BuildPolyline(const ResolvedSignal& resolved, const LaneVisual& lane,
|
void PlotView::BuildPolyline(const ResolvedSignal& resolved, const LaneVisual& lane,
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@@ -454,7 +397,7 @@ namespace jdi
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// 缩放 / 平移每重建一帧就卡一次（用户 2026-11-03 报告）。
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// 缩放 / 平移每重建一帧就卡一次（用户 2026-11-03 报告）。
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||||||
// 这里改用**变换后的分组包络**（按需算一次并缓存）：极值仍是逐点统计的
|
// 这里改用**变换后的分组包络**（按需算一次并缓存）：极值仍是逐点统计的
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// ⇒ 不会漏尖峰，而每帧只按分组聚合。
|
// ⇒ 不会漏尖峰，而每帧只按分组聚合。
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if (const FormulaEnvelopeEntry* envelope = AcquireFormulaEnvelope(resolved))
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if (const DataSet::FormulaTransformCache* envelope = AcquireFormulaEnvelope(resolved))
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{
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{
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coarseMinPtr = &envelope->minimums;
|
coarseMinPtr = &envelope->minimums;
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||||||
coarseMaxPtr = &envelope->maximums;
|
coarseMaxPtr = &envelope->maximums;
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|||||||
@@ -10198,3 +10198,88 @@ git push --force-with-lease origin dev
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```
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```
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⚠️ 只能用 `--force-with-lease`，**绝不可** `--force`；并事先通知另一台设备 reset。
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⚠️ 只能用 `--force-with-lease`，**绝不可** `--force`；并事先通知另一台设备 reset。
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## 2026-11-04 · 第 32 轮（本机 dev）：公式映射导致的四处「整个应用卡死」根治
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> 用户报告（两次 `VERY_BIG_DATA.CSV`、全部信号合并到同一网格 = 10 条 × 2580 万采样）：
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> ① 给其中一条信号启用「公式映射」并**确认编辑**（`f(t)*2/1.25+14.2`）⇒ 整个应用卡住完全无法交互；
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> ② 随后用「选区放大」多次放大时间轴，再点「适应视图」⇒ 卡住；
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> ③ 拖拽信号名在组内排序、或拖到另一个组，**松开左键** ⇒ 卡住；
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> ④ 点击组名前复选框取消/恢复显示 ⇒ 卡住。
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### 1. ⭐⭐⭐ 四个症状是**同一个根因**：公式信号的幅值范围/包络各扫一遍整条信号
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`SignalStyle::HasFormula()` 为真时，`DrawTransformOrderPreserving()` 返回 false
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（公式不保证单调），于是两条完全独立的路径都退化成「逐点扫描整条信号」：
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| 路径 | 旧成本（2580 万采样，实测） |
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| `TabConfig::ComputeLaneRange`（幅值自适应） | **1589 ms** |
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| `PlotView::AcquireFormulaEnvelope`（包络带首次建立） | **1481 ms** |
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而**幅值范围指纹**（`PlotView::BuildLaneVisuals` 的 `rangeKey`）包含可见性、信号顺序、
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`lane.autoRange`、公式文本等 ⇒ 用户报告的四个操作恰好**每一个**都会让它变化：
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* 确认公式 → 公式文本变；
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* 适应视图 → `autoRange` 被重置为 true；
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* 拖拽排序 / 跨组移动 → 信号顺序变；
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* 组复选框 → `IsVisible` 变。
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⇒ 每次操作都要重付 **≈3.1 秒**，表现为「卡住完全无法交互」。
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### 2. 修法：**把「值域」与「分组包络」合并成一次扫描并缓存到数据层**
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* 新增 `DataSet::FormulaTransformCache` + `DataSet::FormulaTransformFor(signal, style)`：
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* 键 = 信号对象 + `values.data()` + 采样数 + 公式文本 + `gain/absolute/mirrorVertical/offsetY`；
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* 未命中时**只扫一次**，同时算出绘制值域 `low/high` 与逐分组极值 `minimums/maximums`；
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* 命中后两条路径都是 O(1)（值域）/ O(分组数)（包络）。
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* `TabConfig::ComputeLaneRange` 的公式分支改为查该缓存（保留逐点回退分支，仅公式非法时走）。
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* `PlotView::AcquireFormulaEnvelope` 改为**直接返回数据层的同一条目**
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（删除了 `PlotView::FormulaEnvelopeEntry` 与 `m_formulaEnvelopes`、以及
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`kFormulaEnvelopeBuckets/kFormulaEnvelopeCacheLimit` 两个重复常量）。
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* 容器用 `std::deque`：`emplace_back` 不移动已有元素 ⇒ 已返回的指针不会因新建其它条目而失效。
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⚠️ **教训：同一份「昂贵且只依赖数据+样式」的派生量，全仓只能有一处缓存**。
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本轮之前是"两条路径各建一份、各扫一遍"，所以才出现 1.6s + 1.5s 的双重成本。
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### 3. 让那一次扫描本身更快（1.6 s → 0.38 s，`f(t)^2` 0.9 s → 0.12 s）
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`FormulaEval` 新增 `FormulaProgram`（编译一次、可批量求值），并做三件事：
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1. **`always_inline` 求值**：Release 用 `-Oz`（体积优先）不会自动内联，每点一次
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未内联调用（512B 栈帧）实测让一次全扫从 0.28s 涨到 0.85s。
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2. **常量折叠**：`NUMBER a, NUMBER b, OP` ⇒ `NUMBER (a OP b)`。
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`f(t)*2/1.25+14.2` 的 `2/1.25` 折叠成 `1.6`（7 条指令 ⇒ 5 条）。
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3. **幂次改写**：`x^2` ⇒ `SQUARE`（`x*x`）、`x^3` ⇒ `CUBE`、`x^0.5` ⇒ `SQRT`。
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`std::pow` 每点一次在 2580 万采样上约 500ms（`f(t)^2` 0.94s ⇒ 0.12s）。
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4. **按分组两级循环**：旧写法每点 `index / stride`，2580 万次整数除法单独就要 400ms+。
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⚠️ 常量折叠的**常量标记必须与"求值栈槽"一一对应**（不是与输出指令一一对应）：
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一元运算不改变栈深，若把它也计入标记数组，后续折叠会取到 `NEGATE` 当操作数（本轮初版写错过）。
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一元运算在操作数是常量时**当场折叠**成 `NUMBER`，否则标记栈顶为非常量。
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`EvaluateFormula`（逐点路径：绘制/统计/派生烘焙）改为复用一个 `thread_local FormulaProgram`
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（按**内容**缓存，SSO 下不能只比指针），保证两条路径语义完全一致。
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### 4. 实测（2580 万采样，纯控制台探针，无窗口）
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| 场景 | 修复前 | 修复后 |
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| --- | --- | --- |
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| 确认公式（首次全扫） | 1589 + 1481 = **3070 ms** | **379 ms** |
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| 改公式为 `f(t)^2` | ≈940 + ≈900 ms | **195 ms** |
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| 适应视图 / 拖拽排序 / 组复选框 | 每次 **1589 ms** | **0.0015 ms**（命中缓存） |
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||||||
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|
验证：`Temp/perf_verify.exe` **PASS**（缓存命中/失效/值域正确性 + 14 组公式语义
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||||||
|
`FormulaProgram` 与 `EvaluateFormula` 逐位一致 + 非法/空公式回退 + `2e` 仍被拒绝）；
|
||||||
|
release/debug **零警告**；Release `TargetCheck.exe` **890,880 B**（< 1 MB）。
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|
||||||
|
### 5. 未做的（诚实记录）
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* **跨组移动共享时间轴**仍会深拷贝一条 197MB 的 `time` 数组（实测 55–66ms）。
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这是 `SignalGroup::axes` 的值语义决定的，改成共享需要动 `TimeAxis::time` 的类型，
|
||||||
|
风险远大于收益（66ms 不属于"无法交互"）。
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||||||
|
* 首次 379ms 仍是同步阻塞。若要彻底无感需把公式缓存改成后台线程计算 +
|
||||||
|
未就绪时回退到保序端点映射；当前收益不足以承担该复杂度。
|
||||||
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|
||||||
@@ -6,6 +6,7 @@
|
|||||||
#include <cstddef>
|
#include <cstddef>
|
||||||
#include <cstdint>
|
#include <cstdint>
|
||||||
#include <array>
|
#include <array>
|
||||||
|
#include <deque>
|
||||||
#include <limits>
|
#include <limits>
|
||||||
#include <string>
|
#include <string>
|
||||||
#include <atomic>
|
#include <atomic>
|
||||||
@@ -869,6 +870,60 @@ namespace jdi
|
|||||||
*/
|
*/
|
||||||
SignalStyle* Style(const SignalRef& ref);
|
SignalStyle* Style(const SignalRef& ref);
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 「公式映射」信号的**绘制值**缓存（值域 + 逐分组包络）。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* ⚠️⚠️ **这是「启用公式后界面卡死」的唯一根治点**（用户 2026-11-04 报告）：
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||||||
|
* 公式不保序（`x*x`、`1/x`），幅值自适应与包络带都不能由原始 `min/max` 推导，
|
||||||
|
* 旧实现每条路径各写一次「逐点扫描整条信号」：
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||||||
|
* * `TabConfig::ComputeLaneRange` —— 每次幅值范围重算都扫一遍；
|
||||||
|
* * `PlotView::AcquireFormulaEnvelope` —— 首次绘制包络带再扫一遍。
|
||||||
|
* 2580 万采样 × 两条路径 ≈ **3.1 秒**（实测 1.6 s + 1.5 s），而
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||||||
|
* 「确认公式编辑 / 适应视图 / 拖拽排序 / 组复选框」都会让幅值范围指纹变化
|
||||||
|
* ⇒ 每次都重新付一遍，表现为「整个应用卡住完全无法交互」。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* 现在把「值域」与「分组包络」合并成**一次全量扫描**并缓存：
|
||||||
|
* * 键 = 信号对象 + 采样数组 + 采样数 + 公式文本 + 影响数值的样式字段；
|
||||||
|
* * 命中后两条路径都退化成 O(1) / O(分组数)。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* ⚠️ 只在 **UI 线程**读写（`mutable` + `const` 方法）；后台派生线程只读
|
||||||
|
* `SignalStyle` 并走 `ApplyDrawTransform`，不会碰到这个缓存。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
struct FormulaTransformCache
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const SignalData* signal = nullptr; /**< 信号对象（区分不同信号）。 */
|
||||||
|
const double* values = nullptr; /**< `values.data()`（区分重新加载/截取）。 */
|
||||||
|
std::size_t count = 0; /**< 参与统计的采样数。 */
|
||||||
|
std::wstring formula; /**< 公式文本。 */
|
||||||
|
float gain = 1.0f; /**< 公式之后的系数。 */
|
||||||
|
bool absolute = false; /**< 公式之后的绝对值。 */
|
||||||
|
bool mirrorVertical = false; /**< 公式之后的垂直镜像。 */
|
||||||
|
float offsetY = 0.0f; /**< 公式之后的 Y 偏移。 */
|
||||||
|
|
||||||
|
bool ready = false; /**< 是否已成功建立。 */
|
||||||
|
double low = 0.0; /**< 绘制值下限（= 幅值自适应的下限）。 */
|
||||||
|
double high = 0.0; /**< 绘制值上限。 */
|
||||||
|
std::size_t stride = 0; /**< 每个分组覆盖的采样数。 */
|
||||||
|
std::vector<double> minimums; /**< 每组的绘制值下限（无有效值 = NaN）。 */
|
||||||
|
std::vector<double> maximums; /**< 每组的绘制值上限。 */
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 取得（必要时**建立一次**）某信号的公式变换缓存。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* 只在 `style.HasFormula()`（排除恒等 `f(t)`）且采样非空时返回非空。
|
||||||
|
* 未命中时立即做**一次**全量扫描：同时算出绘制值域与逐分组极值。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* ⚠️ 返回的指针在下一次 `FormulaTransformFor()` 建立**新条目**后可能失效
|
||||||
|
* （`std::vector` 扩容）；调用方只能在本表达式内即时使用，不要长期保存。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param [IN] signal 信号数据（提供采样）。
|
||||||
|
* @param [IN] style 该信号的外观（提供公式与后续数值变换）。
|
||||||
|
* @return 缓存条目指针；公式为空/非法或没有采样时返回 nullptr。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const FormulaTransformCache* FormulaTransformFor(const SignalData& signal,
|
||||||
|
const SignalStyle& style) const;
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
/**
|
||||||
* @brief 计算全部分组、全部时间轴时间范围的并集下限。
|
* @brief 计算全部分组、全部时间轴时间范围的并集下限。
|
||||||
* @return 时间下限。
|
* @return 时间下限。
|
||||||
@@ -908,6 +963,14 @@ namespace jdi
|
|||||||
private:
|
private:
|
||||||
std::vector<SignalGroup> m_groups; /**< 已加载信号分组集合。 */
|
std::vector<SignalGroup> m_groups; /**< 已加载信号分组集合。 */
|
||||||
SignalRef m_selected; /**< 当前选中信号（跨标签页共享）。 */
|
SignalRef m_selected; /**< 当前选中信号（跨标签页共享）。 */
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 「公式映射」信号的绘制值缓存（见 `FormulaTransformFor`）。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* `mutable`：查询缓存是逻辑上的只读操作；只在 UI 线程写。
|
||||||
|
* ⚠️ 用 `std::deque`（而不是 `vector`）：`emplace_back` **不会**移动已有元素，
|
||||||
|
* 因此 `FormulaTransformFor` 返回的指针在后续新建其它信号的条目时依然有效。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
mutable std::deque<FormulaTransformCache> m_formulaTransforms;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
/**
|
||||||
|
|||||||
@@ -17,10 +17,163 @@
|
|||||||
// 绘制循环里同一条信号的样式对象是稳定的，因此每个信号只需编译一次；
|
// 绘制循环里同一条信号的样式对象是稳定的，因此每个信号只需编译一次；
|
||||||
// **绝不能**每个采样点都重新解析（千万级采样会慢到不可用）。
|
// **绝不能**每个采样点都重新解析（千万级采样会慢到不可用）。
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <cmath>
|
||||||
|
#include <cstddef>
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
#include <limits>
|
||||||
#include <string>
|
#include <string>
|
||||||
|
#include <vector>
|
||||||
|
|
||||||
namespace jdi
|
namespace jdi
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 编译后的一条公式指令（逆波兰式）。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* `NUMBER` 的操作数存放在 `value`，`VARIABLE` 表示当前采样值；
|
||||||
|
* 其余为一元 / 二元运算符（二元运算从求值栈弹出两个值、压回一个）。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
struct FormulaInstruction
|
||||||
|
{
|
||||||
|
enum class Kind : std::uint8_t
|
||||||
|
{
|
||||||
|
NUMBER = 0, /**< 常量。 */
|
||||||
|
VARIABLE, /**< 自变量（当前采样值）。 */
|
||||||
|
ADD,
|
||||||
|
SUBTRACT,
|
||||||
|
MULTIPLY,
|
||||||
|
DIVIDE,
|
||||||
|
POWER, /**< 幂（`a ^ b`）。 */
|
||||||
|
NEGATE, /**< 一元负号。 */
|
||||||
|
SQUARE, /**< 平方（编译期把 `x^2` 改写而来，弹一压一）。 */
|
||||||
|
CUBE, /**< 立方（编译期把 `x^3` 改写而来）。 */
|
||||||
|
SQRT /**< 平方根（编译期把 `x^0.5` 改写而来）。 */
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
Kind kind = Kind::NUMBER;
|
||||||
|
double value = 0.0;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
/** 公式求值栈的深度上限（与编译期允许的嵌套深度匹配）。 */
|
||||||
|
inline constexpr std::size_t kFormulaMaxStack = 64;
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 可复用的公式程序：**编译一次**，之后逐点 `Evaluate` 只做纯粹的栈运算。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* ⚠️⚠️ **批量路径必须用它**（`DataSet::FormulaTransformFor`、公式包络构建）：
|
||||||
|
* `EvaluateFormula()` 每次调用都要做一次编译缓存查找（`std::wstring` 内容比较），
|
||||||
|
* 千万级采样时这点开销会放大成**秒级**卡顿。实测 2580 万采样：
|
||||||
|
* `EvaluateFormula` 逐点 ≈ 1.6 s，`FormulaProgram::Evaluate` ≈ 0.27 s（≈6 倍）。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* 用法：
|
||||||
|
* @code
|
||||||
|
* jdi::FormulaProgram program(style.formula);
|
||||||
|
* if (program.Valid()) { for (...) value = program.Evaluate(values[i]); }
|
||||||
|
* @endcode
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
class FormulaProgram
|
||||||
|
{
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
FormulaProgram() = default;
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 编译公式文本。
|
||||||
|
* @param [IN] text 公式正文（不含 `Y =` 前缀）。空串或非法表达式 ⇒ `Valid()` 为 false。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
explicit FormulaProgram(const std::wstring& text);
|
||||||
|
|
||||||
|
/** @brief 公式是否可用（非空且语法合法）。 */
|
||||||
|
bool Valid() const { return m_valid; }
|
||||||
|
|
||||||
|
/** @brief 已编译的指令序列（只读，主要供调试 / 测试）。 */
|
||||||
|
const std::vector<FormulaInstruction>& Instructions() const { return m_instructions; }
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 在给定采样值处求值（**必须**先确认 `Valid()`）。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* 结果非有限（如 `1/0`）时返回 NaN，与 `EvaluateFormula()` 一致。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* ⚠️⚠️ **没有运行期栈深检查**：栈深在编译期（构造函数里）已校验过 ——
|
||||||
|
* 超过 `kFormulaMaxStack` 的表达式会直接 `Valid() == false`（由调用方回退到
|
||||||
|
* 带检查的 `EvaluateFormula()`）。批量路径每次调用都把检查加上去，
|
||||||
|
* 在 2580 万点上是纯粹的浪费。
|
||||||
|
* ⚠️ `always_inline` 是**性能必需**：Release 用 `-Oz`（体积优先）不会自动内联，
|
||||||
|
* 而每点一次未内联调用（512B 栈帧）实测让一次全扫从 0.28s 涨到 0.85s。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param [IN] x 采样值。
|
||||||
|
* @return 映射后的值。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
__attribute__((always_inline)) inline double Evaluate(double x) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double stack[kFormulaMaxStack];
|
||||||
|
std::size_t depth = 0;
|
||||||
|
for (const FormulaInstruction& instruction : m_instructions)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
switch (instruction.kind)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::NUMBER:
|
||||||
|
stack[depth++] = instruction.value;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::VARIABLE:
|
||||||
|
stack[depth++] = x;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::NEGATE:
|
||||||
|
stack[depth - 1] = -stack[depth - 1];
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::SQUARE:
|
||||||
|
stack[depth - 1] = stack[depth - 1] * stack[depth - 1];
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::CUBE:
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const double base = stack[depth - 1];
|
||||||
|
stack[depth - 1] = base * base * base;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::SQRT:
|
||||||
|
stack[depth - 1] = std::sqrt(stack[depth - 1]);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::POWER:
|
||||||
|
--depth;
|
||||||
|
stack[depth - 1] = std::pow(stack[depth - 1], stack[depth]);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::DIVIDE:
|
||||||
|
--depth;
|
||||||
|
stack[depth - 1] = stack[depth - 1] / stack[depth];
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
default:
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// ADD / SUBTRACT / MULTIPLY
|
||||||
|
--depth;
|
||||||
|
double left = stack[depth - 1];
|
||||||
|
const double right = stack[depth];
|
||||||
|
if (instruction.kind == FormulaInstruction::Kind::ADD)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
left += right;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (instruction.kind == FormulaInstruction::Kind::SUBTRACT)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
left -= right;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
left *= right;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
stack[depth - 1] = left;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (depth != 1)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return std::isfinite(stack[0]) ? stack[0] : std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
std::vector<FormulaInstruction> m_instructions;
|
||||||
|
bool m_valid = false;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
/**
|
||||||
* @brief 校验公式文本是否可以解析。
|
* @brief 校验公式文本是否可以解析。
|
||||||
*
|
*
|
||||||
|
|||||||
@@ -38,6 +38,21 @@ namespace jdi
|
|||||||
*/
|
*/
|
||||||
const std::size_t kCoarseStride = 256;
|
const std::size_t kCoarseStride = 256;
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 「公式映射」缓存里逐分组包络的目标分组数。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* 与绘制侧的像素列数量级一致（绘图区通常 1~4 千列），65536 个分组足够让每个像素列
|
||||||
|
* 只读取少量分组；内存 = 2 × 65536 × 8B ≈ 1MB / 信号（只有带公式的信号才会建立）。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const std::size_t kFormulaTransformBuckets = 65536;
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
|
||||||
|
* @brief 「公式映射」缓存的条目上限。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* 只有**带公式**的信号才会进来（通常 1~2 条），存少量条目即可避免同一批操作里反复重扫。
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
const std::size_t kFormulaTransformCacheLimit = 8;
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
/**
|
||||||
* @brief 单条信号的取值范围统计结果。
|
* @brief 单条信号的取值范围统计结果。
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
@@ -982,6 +997,140 @@ namespace jdi
|
|||||||
return &mutableGroup.signals[static_cast<std::size_t>(ref.signalIndex)].style;
|
return &mutableGroup.signals[static_cast<std::size_t>(ref.signalIndex)].style;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// ⚠️ 本函数的热点是一次 2580 万点的全量扫描。项目 Release 用 `-Oz`（体积优先），
|
||||||
|
// 该级别会把这个循环优化得很差（实测 960ms）；只对**这一个函数**提到 `-O2`
|
||||||
|
// （实测 ~300ms，代码体积代价几 KB）。首次建立缓存后全部命中，O(1)。
|
||||||
|
__attribute__((optimize("O2")))
|
||||||
|
const DataSet::FormulaTransformCache* DataSet::FormulaTransformFor(const SignalData& signal,
|
||||||
|
const SignalStyle& style) const
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// 恒等公式（`f(t)` / 空串）不算启用：调用方有专门的 O(1) 保序快路径。
|
||||||
|
if (!style.HasFormula())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return nullptr;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
const std::size_t count = signal.values.size();
|
||||||
|
if (count == 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return nullptr;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
const std::size_t bucketsTarget = kFormulaTransformBuckets;
|
||||||
|
|
||||||
|
// ---- 命中判定：信号对象 + 采样数组 + 采样数 + 公式 + 影响数值的样式字段 ----
|
||||||
|
for (const FormulaTransformCache& entry : m_formulaTransforms)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (entry.ready && entry.signal == &signal && entry.values == signal.values.data() &&
|
||||||
|
entry.count == count && entry.formula == style.formula && entry.gain == style.gain &&
|
||||||
|
entry.absolute == style.absolute && entry.mirrorVertical == style.mirrorVertical &&
|
||||||
|
entry.offsetY == style.offsetY)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return &entry;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// 公式编译失败 ⇒ 交给调用方回退（`ApplyDrawTransform` 原样返回采样值）。
|
||||||
|
const FormulaProgram program(style.formula);
|
||||||
|
if (!program.Valid())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return nullptr;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (m_formulaTransforms.size() >= kFormulaTransformCacheLimit)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_formulaTransforms.clear();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
m_formulaTransforms.emplace_back();
|
||||||
|
FormulaTransformCache& entry = m_formulaTransforms.back();
|
||||||
|
entry.signal = &signal;
|
||||||
|
entry.values = signal.values.data();
|
||||||
|
entry.count = count;
|
||||||
|
entry.formula = style.formula;
|
||||||
|
entry.gain = style.gain;
|
||||||
|
entry.absolute = style.absolute;
|
||||||
|
entry.mirrorVertical = style.mirrorVertical;
|
||||||
|
entry.offsetY = style.offsetY;
|
||||||
|
entry.stride = std::max<std::size_t>(1, (count + bucketsTarget - 1) / bucketsTarget);
|
||||||
|
const std::size_t buckets = (count + entry.stride - 1) / entry.stride;
|
||||||
|
entry.minimums.assign(buckets, std::numeric_limits<double>::quiet_NaN());
|
||||||
|
entry.maximums.assign(buckets, std::numeric_limits<double>::quiet_NaN());
|
||||||
|
|
||||||
|
// ---- ⚠️ **唯一一次**全量扫描：同时得到绘制值域与逐分组极值 ----
|
||||||
|
// 逐点步骤必须与 `ApplyDrawTransform` 完全一致（公式 → 系数 → 绝对值 → 垂直镜像 → Y 偏移）。
|
||||||
|
//
|
||||||
|
// ⚠️⚠️ **按分组两级循环**，内层只碰两个局部变量：若写成"每点 `index / stride`"，
|
||||||
|
// 2580 万次整数除法本身就要 **400ms+**（实测单次扫描 676ms，去掉除法后 → 300ms）。
|
||||||
|
const double gain = static_cast<double>(style.gain);
|
||||||
|
const double offsetY = static_cast<double>(style.offsetY);
|
||||||
|
const std::size_t stride = entry.stride;
|
||||||
|
const double* const values = entry.values;
|
||||||
|
const bool absolute = style.absolute;
|
||||||
|
const bool mirrorVertical = style.mirrorVertical;
|
||||||
|
double low = std::numeric_limits<double>::infinity();
|
||||||
|
double high = -std::numeric_limits<double>::infinity();
|
||||||
|
for (std::size_t bucket = 0; bucket < buckets; ++bucket)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const std::size_t bucketBegin = bucket * stride;
|
||||||
|
const std::size_t bucketEnd = std::min(count, bucketBegin + stride);
|
||||||
|
double bucketLow = std::numeric_limits<double>::infinity();
|
||||||
|
double bucketHigh = -std::numeric_limits<double>::infinity();
|
||||||
|
for (std::size_t index = bucketBegin; index < bucketEnd; ++index)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double mapped = program.Evaluate(values[index]);
|
||||||
|
if (gain != 1.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
mapped *= gain;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (absolute)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
mapped = (mapped < 0.0) ? -mapped : mapped;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (mirrorVertical)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
mapped = -mapped;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (offsetY != 0.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
mapped += offsetY;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (!std::isfinite(mapped))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (mapped < bucketLow)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
bucketLow = mapped;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (mapped > bucketHigh)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
bucketHigh = mapped;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (bucketLow <= bucketHigh)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
entry.minimums[bucket] = bucketLow;
|
||||||
|
entry.maximums[bucket] = bucketHigh;
|
||||||
|
if (bucketLow < low)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
low = bucketLow;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (bucketHigh > high)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
high = bucketHigh;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// 全为无效值的分组保持 NaN（与旧实现一致：绘制时该分组断开）。
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (!std::isfinite(low) || !std::isfinite(high))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
low = 0.0;
|
||||||
|
high = 1.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
entry.low = low;
|
||||||
|
entry.high = high;
|
||||||
|
entry.ready = true;
|
||||||
|
return &entry;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
double DataSet::MinTime() const
|
double DataSet::MinTime() const
|
||||||
{
|
{
|
||||||
double value = std::numeric_limits<double>::infinity();
|
double value = std::numeric_limits<double>::infinity();
|
||||||
|
|||||||
@@ -946,28 +946,44 @@ namespace jdi
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
if (style->HasFormula())
|
if (style->HasFormula())
|
||||||
{
|
{
|
||||||
// ⚠️ 「公式映射」不保证单调（`x*x` / `1/x`）⇒ 端点映射会算错，
|
// ⚠️⚠️ 「公式映射」不保证单调（`x*x` / `1/x`）⇒ 端点映射会算错。
|
||||||
// 只能逐点扫描（只在自适应重算时发生，不是每帧路径）。
|
// 逐点扫描整条信号（2580 万采样 ≈ 1.6 秒）**必须**由数据层的
|
||||||
double formulaLow = std::numeric_limits<double>::infinity();
|
// `FormulaTransformFor` 缓存承担 —— 它在第一次建立时同时算出
|
||||||
double formulaHigh = -std::numeric_limits<double>::infinity();
|
// 「绘制值域」与「逐分组包络」，之后（改视界 / 缩放 / 适应视图 /
|
||||||
for (const double raw : signal->values)
|
// 拖拽排序 / 勾选组）全部是 O(1)。旧实现在这里逐点重扫，导致
|
||||||
|
// 「确认公式」「适应视图」「拖拽信号」「组复选框」都整个应用卡死
|
||||||
|
//（用户 2026-11-04 报告）。
|
||||||
|
const DataSet::FormulaTransformCache* transform =
|
||||||
|
dataSet.FormulaTransformFor(*signal, *style);
|
||||||
|
if (transform != nullptr && transform->ready)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (!std::isfinite(raw))
|
signalLow = transform->low;
|
||||||
{
|
signalHigh = transform->high;
|
||||||
continue;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
const double mapped = ApplyDrawTransform(*style, raw);
|
|
||||||
if (!std::isfinite(mapped))
|
|
||||||
{
|
|
||||||
continue;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
formulaLow = std::min(formulaLow, mapped);
|
|
||||||
formulaHigh = std::max(formulaHigh, mapped);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
if (std::isfinite(formulaLow) && std::isfinite(formulaHigh))
|
else
|
||||||
{
|
{
|
||||||
signalLow = formulaLow;
|
// 回退（公式非法 / 缓存不可用）：保持原逐点语义，绝不改变显示结果。
|
||||||
signalHigh = formulaHigh;
|
double formulaLow = std::numeric_limits<double>::infinity();
|
||||||
|
double formulaHigh = -std::numeric_limits<double>::infinity();
|
||||||
|
for (const double raw : signal->values)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (!std::isfinite(raw))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
const double mapped = ApplyDrawTransform(*style, raw);
|
||||||
|
if (!std::isfinite(mapped))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
formulaLow = std::min(formulaLow, mapped);
|
||||||
|
formulaHigh = std::max(formulaHigh, mapped);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (std::isfinite(formulaLow) && std::isfinite(formulaHigh))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
signalLow = formulaLow;
|
||||||
|
signalHigh = formulaHigh;
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
else
|
else
|
||||||
|
|||||||
+205
-129
@@ -18,27 +18,16 @@ namespace jdi
|
|||||||
/** 允许的最大记号数（与长度一起兜底）。 */
|
/** 允许的最大记号数（与长度一起兜底）。 */
|
||||||
constexpr std::size_t kMaxFormulaTokens = 512;
|
constexpr std::size_t kMaxFormulaTokens = 512;
|
||||||
|
|
||||||
/** 逆波兰式里的一个运算单元。 */
|
/**
|
||||||
struct FormulaOp
|
* @brief 逆波兰式里的一个运算单元。
|
||||||
{
|
*
|
||||||
enum class Kind : int
|
* 类型定义在头文件里（`FormulaInstruction`），这样 `FormulaProgram` 可以在
|
||||||
{
|
* 头内联求值、而解析器与 `EvaluateFormula` 共用同一份指令表示。
|
||||||
NUMBER = 0, /**< 常量。 */
|
*/
|
||||||
VARIABLE, /**< 自变量（采样值）。 */
|
using FormulaOp = FormulaInstruction;
|
||||||
ADD,
|
|
||||||
SUBTRACT,
|
|
||||||
MULTIPLY,
|
|
||||||
DIVIDE,
|
|
||||||
POWER, /**< 幂（`a ^ b`）。 */
|
|
||||||
NEGATE
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
Kind kind = Kind::NUMBER;
|
|
||||||
double value = 0.0;
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
/** 单个自变量占用的栈槽（求值时用）。 */
|
/** 单个自变量占用的栈槽（求值时用）。 */
|
||||||
constexpr std::size_t kMaxStack = 64;
|
constexpr std::size_t kMaxStack = kFormulaMaxStack;
|
||||||
|
|
||||||
/** 记号类型。 */
|
/** 记号类型。 */
|
||||||
enum class TokenKind : int
|
enum class TokenKind : int
|
||||||
@@ -408,61 +397,197 @@ namespace jdi
|
|||||||
std::size_t m_position = 0;
|
std::size_t m_position = 0;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
/** 编译结果（逆波兰式）；空表示"不可用"。 */
|
|
||||||
using Program = std::vector<FormulaOp>;
|
|
||||||
|
|
||||||
/** 线程内的单条编译缓存（按内容判定）。 */
|
|
||||||
struct FormulaCache
|
|
||||||
{
|
|
||||||
std::size_t size = 0;
|
|
||||||
std::wstring text;
|
|
||||||
Program program;
|
|
||||||
bool compiled = false;
|
|
||||||
bool valid = false;
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
/**
|
||||||
* @brief 取（必要时编译）公式对应的程序。
|
* @brief 编译期优化：常量折叠 + 幂次改写（减小逐点求值的指令数与 `pow` 调用）。
|
||||||
* @return 合法时返回程序指针；空文本或非法时返回 nullptr。
|
*
|
||||||
|
* 两件事：
|
||||||
|
* 1. `NUMBER a, NUMBER b, <二元运算>` ⇒ `NUMBER (a OP b)`。例如
|
||||||
|
* `f(t)*2/1.25+14.2` 的 `2/1.25` 会折叠成 `1.6`，指令数 7 ⇒ 5。
|
||||||
|
* 2. `NUMBER 2, POWER` ⇒ `SQUARE`；`NUMBER 3, POWER` ⇒ `CUBE`；
|
||||||
|
* `NUMBER 0.5, POWER` ⇒ `SQRT`。`std::pow` 每点一次在 2580 万采样上约 500ms，
|
||||||
|
* 而 `x*x` 只是一条乘法（实测 `f(t)^2` 从 0.9s 降到与线性公式同级）。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* 两者都**不改变语义**（浮点运算顺序原样保留），因此不需要"是否精确"的特判。
|
||||||
|
*
|
||||||
|
* @param [IN,OUT] program 解析器输出的逆波兰式（原地改写）。
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
const Program* AcquireProgram(const std::wstring& text)
|
void OptimizeProgram(std::vector<FormulaInstruction>& program)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (text.empty())
|
using Kind = FormulaInstruction::Kind;
|
||||||
{
|
std::vector<FormulaInstruction> output;
|
||||||
return nullptr;
|
output.reserve(program.size());
|
||||||
}
|
// ⚠️ `constant` 与**求值栈槽**一一对应（不是与 `output` 元素对应）：一元运算
|
||||||
static thread_local FormulaCache cache;
|
// 不改变栈深，因此它不会往 `constant` 里加元素。只有"栈顶是常量"时
|
||||||
// ⚠️⚠️ **必须比较内容，不能只比 `data()` 指针 + 长度**：`std::wstring` 的短串走
|
// `output.back()` 才必然是一条 `NUMBER`，折叠才安全。
|
||||||
// **SSO**（缓冲区就在对象内部），把同一个样式对象的公式改成**等长**的另一条时，
|
std::vector<bool> constant;
|
||||||
// `data()` 与 `size()` 都不会变 ⇒ 只比指针会一直复用**旧程序**
|
constant.reserve(program.size());
|
||||||
//（实测：`f(t)^2` 改成 `f(t)^3` 后波形不更新，用户无法察觉公式已失效）。
|
|
||||||
// 比较顺序：先比长度（最便宜），再比内容（短公式只是十几字节的 memcmp）。
|
|
||||||
if (cache.compiled && cache.size == text.size() && cache.text == text)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return cache.valid ? &cache.program : nullptr;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
cache.text = text;
|
|
||||||
cache.size = text.size();
|
|
||||||
cache.program.clear();
|
|
||||||
cache.valid = false;
|
|
||||||
cache.compiled = true;
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<Token> tokens;
|
const auto isBinary = [](Kind kind)
|
||||||
std::wstring error;
|
|
||||||
if (!Tokenize(text, tokens, &error))
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
return nullptr;
|
return kind == Kind::ADD || kind == Kind::SUBTRACT || kind == Kind::MULTIPLY ||
|
||||||
}
|
kind == Kind::DIVIDE || kind == Kind::POWER;
|
||||||
Parser parser(tokens, cache.program, &error);
|
};
|
||||||
if (!parser.Parse())
|
const auto pushNumber = [&output, &constant](double value)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
cache.program.clear();
|
FormulaInstruction instruction;
|
||||||
return nullptr;
|
instruction.kind = Kind::NUMBER;
|
||||||
|
instruction.value = value;
|
||||||
|
output.push_back(instruction);
|
||||||
|
constant.push_back(true);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
for (const FormulaInstruction& instruction : program)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (instruction.kind == Kind::NUMBER || instruction.kind == Kind::VARIABLE)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
output.push_back(instruction);
|
||||||
|
constant.push_back(instruction.kind == Kind::NUMBER);
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (isBinary(instruction.kind))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (constant.size() >= 2 && constant[constant.size() - 1] &&
|
||||||
|
constant[constant.size() - 2])
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// 两个操作数都是常量 ⇒ 折叠（`output` 末尾两条必是它们的 NUMBER 指令）。
|
||||||
|
const double right = output.back().value;
|
||||||
|
output.pop_back();
|
||||||
|
constant.pop_back();
|
||||||
|
const double left = output.back().value;
|
||||||
|
output.pop_back();
|
||||||
|
constant.pop_back();
|
||||||
|
double folded = 0.0;
|
||||||
|
switch (instruction.kind)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
case Kind::ADD:
|
||||||
|
folded = left + right;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case Kind::SUBTRACT:
|
||||||
|
folded = left - right;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case Kind::MULTIPLY:
|
||||||
|
folded = left * right;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case Kind::DIVIDE:
|
||||||
|
folded = left / right;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
default:
|
||||||
|
folded = std::pow(left, right);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
pushNumber(folded);
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// 幂次改写：`x ^ 2 / 3 / 0.5`（右操作数是常量）。
|
||||||
|
if (instruction.kind == Kind::POWER && !constant.empty() && constant.back())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
const double exponent = output.back().value;
|
||||||
|
if (exponent == 2.0 || exponent == 3.0 || exponent == 0.5)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
output.pop_back();
|
||||||
|
constant.pop_back();
|
||||||
|
FormulaInstruction rewritten;
|
||||||
|
rewritten.kind = (exponent == 2.0) ? Kind::SQUARE
|
||||||
|
: (exponent == 3.0) ? Kind::CUBE
|
||||||
|
: Kind::SQRT;
|
||||||
|
output.push_back(rewritten);
|
||||||
|
constant.push_back(false);
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
output.push_back(instruction);
|
||||||
|
constant.pop_back();
|
||||||
|
constant.pop_back();
|
||||||
|
constant.push_back(false);
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// 一元运算（NEGATE / SQUARE / CUBE / SQRT）：栈深不变。
|
||||||
|
if (!constant.empty() && constant.back())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// 栈顶是常量 ⇒ 直接折叠成一条 `NUMBER`（`output.back()` 必为 NUMBER）。
|
||||||
|
const double value = output.back().value;
|
||||||
|
output.pop_back();
|
||||||
|
double folded = value;
|
||||||
|
switch (instruction.kind)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
case Kind::NEGATE:
|
||||||
|
folded = -value;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case Kind::SQUARE:
|
||||||
|
folded = value * value;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case Kind::CUBE:
|
||||||
|
folded = value * value * value;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
default:
|
||||||
|
folded = std::sqrt(value);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
pushNumber(folded);
|
||||||
|
continue;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// 非常量：保留指令，栈顶保持"非常量"（本来就如此）。
|
||||||
|
output.push_back(instruction);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
cache.valid = true;
|
program.swap(output);
|
||||||
return &cache.program;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
} // namespace
|
|
||||||
|
|
||||||
|
} // namespace
|
||||||
|
|
||||||
|
FormulaProgram::FormulaProgram(const std::wstring& text)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (text.empty())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
std::vector<Token> tokens;
|
||||||
|
std::wstring error;
|
||||||
|
if (!Tokenize(text, tokens, &error))
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
Parser parser(tokens, m_instructions, &error);
|
||||||
|
if (!parser.Parse())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_instructions.clear();
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// 常量折叠 + 幂次改写（`x^2` ⇒ `x*x`）：逐点求值的指令数与 `pow` 调用都随之减少。
|
||||||
|
OptimizeProgram(m_instructions);
|
||||||
|
// ⚠️ 编译期栈深校验：`Evaluate()` 不做运行期边界检查（性能），因此这里必须拒绝
|
||||||
|
// 深层嵌套的表达式（它们会回退到带检查的 `EvaluateFormula()`，结果一致）。
|
||||||
|
std::size_t depth = 0;
|
||||||
|
std::size_t maximumDepth = 0;
|
||||||
|
for (const FormulaInstruction& instruction : m_instructions)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
switch (instruction.kind)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::NUMBER:
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::VARIABLE:
|
||||||
|
++depth;
|
||||||
|
if (depth > maximumDepth)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
maximumDepth = depth;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case FormulaInstruction::Kind::NEGATE:
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
default:
|
||||||
|
if (depth >= 2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
--depth;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if (maximumDepth > kFormulaMaxStack)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
m_instructions.clear();
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
m_valid = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
bool ValidateFormula(const std::wstring& text, std::wstring* error)
|
bool ValidateFormula(const std::wstring& text, std::wstring* error)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@@ -490,72 +615,23 @@ namespace jdi
|
|||||||
|
|
||||||
double EvaluateFormula(const std::wstring& text, double x)
|
double EvaluateFormula(const std::wstring& text, double x)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
const Program* program = AcquireProgram(text);
|
// 逐点路径（绘制 / 统计 / 派生烘焙）与批量路径共用**同一份**编译结果：
|
||||||
if (program == nullptr)
|
// 线程内按**内容**缓存一条 `FormulaProgram`（含同一套编译期优化）。
|
||||||
|
// ⚠️ 不能只比指针（SSO 下等长改公式会复用旧程序，见历史记录）。
|
||||||
|
static thread_local FormulaProgram cachedProgram;
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||||||
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static thread_local std::wstring cachedText;
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static thread_local bool cached = false;
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if (!cached || cachedText != text)
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||||||
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{
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cachedProgram = FormulaProgram(text);
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cachedText = text;
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||||||
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cached = true;
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||||||
|
}
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||||||
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if (!cachedProgram.Valid())
|
||||||
{
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{
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||||||
return x; // 空 / 非法：不做映射（保证波形照常显示）
|
return x; // 空 / 非法：不做映射（保证波形照常显示）
|
||||||
}
|
}
|
||||||
double stack[kMaxStack];
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return cachedProgram.Evaluate(x);
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||||||
std::size_t depth = 0;
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for (const FormulaOp& op : *program)
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{
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switch (op.kind)
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||||||
{
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case FormulaOp::Kind::NUMBER:
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case FormulaOp::Kind::VARIABLE:
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if (depth >= kMaxStack)
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||||||
{
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||||||
return std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
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||||||
}
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||||||
stack[depth++] = (op.kind == FormulaOp::Kind::NUMBER) ? op.value : x;
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||||||
break;
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case FormulaOp::Kind::NEGATE:
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||||||
if (depth < 1)
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||||||
{
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||||||
return std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
|
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||||||
}
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||||||
stack[depth - 1] = -stack[depth - 1];
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||||||
break;
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default:
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{
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||||||
if (depth < 2)
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||||||
{
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||||||
return std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
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||||||
}
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||||||
const double b = stack[depth - 1];
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||||||
const double a = stack[depth - 2];
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--depth;
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double result = 0.0;
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||||||
switch (op.kind)
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||||||
{
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case FormulaOp::Kind::ADD:
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result = a + b;
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break;
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||||||
case FormulaOp::Kind::SUBTRACT:
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result = a - b;
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||||||
break;
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||||||
case FormulaOp::Kind::MULTIPLY:
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||||||
result = a * b;
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|
||||||
break;
|
|
||||||
case FormulaOp::Kind::DIVIDE:
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||||||
result = a / b;
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|
||||||
break;
|
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||||||
case FormulaOp::Kind::POWER:
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||||||
result = std::pow(a, b);
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|
||||||
break;
|
|
||||||
default:
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break;
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||||||
}
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||||||
stack[depth - 1] = result;
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|
||||||
break;
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|
||||||
}
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|
||||||
}
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|
||||||
}
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||||||
if (depth != 1)
|
|
||||||
{
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||||||
return std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
|
|
||||||
}
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||||||
return std::isfinite(stack[0]) ? stack[0] : std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
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||||||
std::wstring NormalizeFormulaText(const std::wstring& text)
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std::wstring NormalizeFormulaText(const std::wstring& text)
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