DeepSeek-V4.1-Flash
266ab657be
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）。
217 lines
7.4 KiB
C++
217 lines
7.4 KiB
C++
#ifndef __FORMULA_EVAL_HPP__
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#define __FORMULA_EVAL_HPP__
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// 「公式映射」的表达式编译与求值（信号样式区的 `Y = …` 输入框）。
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//
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// 语法（刻意保持极小，避免引入脚本引擎与额外的体积）：
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// expr := term (('+' | '-') term)*
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// term := unary (('*' | '/') unary)*
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// unary := ('+' | '-') unary | power
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// power := primary ('^' unary)? —— 右结合：2^3^2 = 2^(3^2)
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// primary := number | '(' expr ')' | variable | constant
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// number := 十进制小数（支持 e/E 指数）
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// constant:= `e`（自然常数）| `pi`（圆周率）—— 大小写均接受，保存前统一为小写
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// variable:= `X` / `x` / `f(t)` —— 都表示"当前采样点的值"（**不支持单独的 `f`**）
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//
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// ⚠️ 求值走 `thread_local` 的单条缓存（按 `std::wstring` 的 data 指针 + 内容判定）：
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// 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；
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// **绝不能**每个采样点都重新解析（千万级采样会慢到不可用）。
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#include <cmath>
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#include <cstddef>
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#include <cstdint>
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#include <limits>
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#include <string>
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#include <vector>
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namespace jdi
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{
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/**
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* @brief 编译后的一条公式指令（逆波兰式）。
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*
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* `NUMBER` 的操作数存放在 `value`，`VARIABLE` 表示当前采样值；
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* 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）。
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*/
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struct FormulaInstruction
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{
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enum class Kind : std::uint8_t
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{
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NUMBER = 0, /**< 常量。 */
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VARIABLE, /**< 自变量（当前采样值）。 */
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ADD,
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SUBTRACT,
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MULTIPLY,
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DIVIDE,
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POWER, /**< 幂（`a ^ b`）。 */
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NEGATE, /**< 一元负号。 */
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SQUARE, /**< 平方（编译期把 `x^2` 改写而来，弹一压一）。 */
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CUBE, /**< 立方（编译期把 `x^3` 改写而来）。 */
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SQRT /**< 平方根（编译期把 `x^0.5` 改写而来）。 */
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};
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Kind kind = Kind::NUMBER;
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double value = 0.0;
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};
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/** 公式求值栈的深度上限（与编译期允许的嵌套深度匹配）。 */
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inline constexpr std::size_t kFormulaMaxStack = 64;
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/**
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* @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。
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*
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* ⚠️⚠️ **批量路径必须用它**（`DataSet::FormulaTransformFor`、公式包络构建）：
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* `EvaluateFormula()` 每次调用都要做一次编译缓存查找（`std::wstring` 内容比较），
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* 千万级采样时这点开销会放大成**秒级**卡顿。实测 2580 万采样：
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* `EvaluateFormula` 逐点 ≈ 1.6 s，`FormulaProgram::Evaluate` ≈ 0.27 s（≈6 倍）。
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*
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* 用法：
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* @code
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* jdi::FormulaProgram program(style.formula);
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* if (program.Valid()) { for (...) value = program.Evaluate(values[i]); }
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* @endcode
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*/
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class FormulaProgram
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{
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public:
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FormulaProgram() = default;
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/**
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* @brief 编译公式文本。
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* @param [IN] text 公式正文（不含 `Y =` 前缀）。空串或非法表达式 ⇒ `Valid()` 为 false。
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*/
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explicit FormulaProgram(const std::wstring& text);
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/** @brief 公式是否可用（非空且语法合法）。 */
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bool Valid() const { return m_valid; }
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/** @brief 已编译的指令序列（只读，主要供调试 / 测试）。 */
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const std::vector<FormulaInstruction>& Instructions() const { return m_instructions; }
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/**
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* @brief 在给定采样值处求值（**必须**先确认 `Valid()`）。
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*
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* 结果非有限（如 `1/0`）时返回 NaN，与 `EvaluateFormula()` 一致。
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*
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||
* ⚠️⚠️ **没有运行期栈深检查**：栈深在编译期（构造函数里）已校验过 ——
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||
* 超过 `kFormulaMaxStack` 的表达式会直接 `Valid() == false`（由调用方回退到
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* 带检查的 `EvaluateFormula()`）。批量路径每次调用都把检查加上去，
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* 在 2580 万点上是纯粹的浪费。
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* ⚠️ `always_inline` 是**性能必需**：Release 用 `-Oz`（体积优先）不会自动内联，
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* 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。
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*
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* @param [IN] x 采样值。
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* @return 映射后的值。
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*/
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__attribute__((always_inline)) inline double Evaluate(double x) const
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{
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double stack[kFormulaMaxStack];
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std::size_t depth = 0;
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for (const FormulaInstruction& instruction : m_instructions)
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{
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switch (instruction.kind)
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{
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case FormulaInstruction::Kind::NUMBER:
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stack[depth++] = instruction.value;
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break;
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case FormulaInstruction::Kind::VARIABLE:
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stack[depth++] = x;
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break;
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case FormulaInstruction::Kind::NEGATE:
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stack[depth - 1] = -stack[depth - 1];
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||
break;
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case FormulaInstruction::Kind::SQUARE:
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stack[depth - 1] = stack[depth - 1] * stack[depth - 1];
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||
break;
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case FormulaInstruction::Kind::CUBE:
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{
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const double base = stack[depth - 1];
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stack[depth - 1] = base * base * base;
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break;
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}
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case FormulaInstruction::Kind::SQRT:
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stack[depth - 1] = std::sqrt(stack[depth - 1]);
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||
break;
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case FormulaInstruction::Kind::POWER:
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--depth;
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stack[depth - 1] = std::pow(stack[depth - 1], stack[depth]);
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||
break;
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case FormulaInstruction::Kind::DIVIDE:
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--depth;
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stack[depth - 1] = stack[depth - 1] / stack[depth];
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||
break;
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default:
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{
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// ADD / SUBTRACT / MULTIPLY
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--depth;
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double left = stack[depth - 1];
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const double right = stack[depth];
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if (instruction.kind == FormulaInstruction::Kind::ADD)
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{
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left += right;
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}
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else if (instruction.kind == FormulaInstruction::Kind::SUBTRACT)
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{
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left -= right;
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}
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else
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{
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left *= right;
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}
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stack[depth - 1] = left;
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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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{
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return std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
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}
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return std::isfinite(stack[0]) ? stack[0] : std::numeric_limits<double>::quiet_NaN();
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}
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private:
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std::vector<FormulaInstruction> m_instructions;
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bool m_valid = false;
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};
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/**
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* @brief 校验公式文本是否可以解析。
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*
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* 空文本是合法输入（表示"不做映射"）。
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*
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* @param [IN] text 公式文本（不含 `Y =` 前缀）。
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* @param [OUT] error 解析失败时的原因（成功时清空），允许为空。
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* @return 语法合法返回 true。
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*/
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bool ValidateFormula(const std::wstring& text, std::wstring* error);
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/**
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* @brief 计算公式在给定采样值处的取值。
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*
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* 文本为空或无法解析时**原样返回** `x`（保证绘制不会因为非法公式而消失）。
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* 计算结果非有限（如 1/0）时返回 NaN（保持断线语义）。
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*
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||
* @param [IN] text 公式文本。
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* @param [IN] x 采样值（公式中的 `f(t)` / `X`）。
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* @return 映射后的值。
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*/
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double EvaluateFormula(const std::wstring& text, double x);
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/**
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* @brief 把用户输入里的自变量写法统一成 `f(t)`、常量统一为小写（保存前调用）。
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*
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* 规则：
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* * 把独立的 `X` / `x` / `f(t)`（含 `F(T)`）记号改写为 `f(t)`；
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* * 把 `E` / `Pi` / `PI` 等写法改写为小写 `e` / `pi`；
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* * **单独的 `f` 不改写**（它不是合法写法，留给校验报错）。
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*
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* 只做记号级替换（不会动标识符中间或数字里的字符，如 `1e5` 保持不变）。
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*
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* @param [IN] text 用户输入的公式。
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* @return 归一化后的文本。
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*/
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||
std::wstring NormalizeFormulaText(const std::wstring& text);
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} // namespace jdi
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||
#endif // __FORMULA_EVAL_HPP__
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