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Just-DataInspector/Tools
DeepSeek V4.1 Flash 34365b3c1c perf(size): 用自写整数格式化替换全部 std::to_wstring / std::to_string
背景:Code Review 报告 §10.3 / §11.5 建议「替换 std::to_wstring / std::to_string,
可去掉 gdtoa 链(≈33 KB)」。本轮把它做完,并给出这条建议的**真实边界**。

一、新增 `Utf8Util::FormatInteger*`(手写十进制展开,不经 printf)
* `FormatInteger(long long)` / `FormatIntegerUnsigned(unsigned long long)` /
  `FormatIntegerNarrow(long long)`(后者供 MatLoader 拼 HDF5 成员路径)。
* 语义与 `std::to_wstring` / `std::to_string` 完全一致:`0` → `"0"`、负数带 `-`、
  `LLONG_MIN` 用模 2^64 语义取绝对值(不会溢出)。
* 这样做的直接理由:预编译 libstdc++ 的 `to_string` 内部转调 `__mingw_swprintf`,
  工程里只要留一处,MinGW 的 printf 引擎(`mingw_wpformat.o`)+ gdtoa 就必然被链入。

二、全仓替换(76 处 `to_wstring` + 2 处 `to_string`,20 个文件)
* `MatLoader.cpp` 的 `TrimNumber` 整数分支也改为 `FormatInteger`(它曾是产物里
  **最后一个**引用 MinGW printf 的调用点)。
* 需要的地方补 `#include "Utf8Util.hpp"`(仅 `MatLoader.cpp` 一个新 include,其余由
  `PlotViewInternal` / `SignalPanelInternal` / `ApplicationInternal` / `DataModelInternal`
  已经包含)。

三、⚠️ 实测结论:gdtoa **去不掉**(把这件事彻底查清并写进 Makefile 注释)
* 只替换 `to_wstring`/`to_string`:**−1,024 B**(787,968 → 786,944)。
* 再叠加 `-D__USE_MINGW_ANSI_STDIO=0`(把 `swprintf` 让给系统 UCRT):**0 字节**。
* 根因(定位到文件与行):libstdc++ 的
  `lib/gcc/.../include/c++/x86_64-w64-mingw32/bits/os_defines.h:48-51` **无条件**执行
  `#undef __USE_MINGW_ANSI_STDIO` + `#define __USE_MINGW_ANSI_STDIO 1`
  (注释:libstdc++ depends on POSIX-definitions of those functions)。
  `g++ -E -dM` 实测最终值恒为 1 ⇒ **任何 C++ TU 的 `swprintf` / `strtod` 都是 MinGW 版本**,
  命令行无法覆盖。
* 要真省这 33 KB 只能自己实现「浮点 → 十进制(正确舍入)」与「浮点解析的
  十六进制/inf/nan 分支」,等价于重写 gdtoa。**判定:不做**(风险 >> 收益)。
* 该开关已回退,Makefile 里保留一段说明,避免后续接手者重复这两次实验。

四、验证
* 新增单元测试 `integer_replacement_matches_std`:12 个有符号样本(含 LLONG_MIN/MAX)
  + 5 个无符号样本(含 ULLONG_MAX),与 `std::to_wstring` **逐字符对照**,
  并校验窄/宽版本内容一致。
* `UnitTests`:`checks=260 failed=0 cases=19`(新增 41 条断言)。
* `OffscreenChecks -all`:6 个检查全 PASS,`checks=87 failed=0`。
* `panels -mode compare`:7 个面板像素哈希与几何**逐项不变**
  (整数文本从 `to_wstring` 换到手写实现后,渲染结果零差异 —— 这是最强的语义证据)。
* release 全量零 error / 零 warning;产物 787,968 → **786,944 B**。
2026-11-04 14:31:02 +08:00
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Tools/ —— 单元测试与离屏验证工具

本目录是 验证基础设施,不是产品代码: 根目录 Makefile 只构建应用本体(Build/Release、Build/Debug), 不会编译这里的任何文件;这里的一切由 Tools/Makefile 独立构建。

设计目标:让"改完能不能证明没改坏"变成一条命令的事, 而不是靠肉眼截图 + 反复手点鼠标。


1. 目录结构

Tools/
├─ Makefile                  # 统一构建入口(构建 / 清理 / 帮助)
├─ README.md                 # 本文件(改动工具后必须同步更新)
├─ UnitTests/                # 工具一:纯数据层单元测试(不创建窗口)
│  ├─ Inc/
│  │  └─ UnitTestFramework.hpp
│  ├─ Src/
│  │  ├─ Main.cpp            # 测试执行器:-list / -only / -report / -verbose
│  │  ├─ Utf8UtilTests.cpp   # 数值解析与格式化语义
│  │  ├─ FormulaEvalTests.cpp# 公式语法 / 语义 / 批量求值一致性
│  │  └─ DataModelTests.cpp  # 变换顺序、滑动平均、公式值域缓存
│  └─ Build/                 # 构建产物(.gitignore,不入库)
└─ OffscreenChecks/          # 工具二:离屏验证(隐藏窗口 + 抓帧)
   ├─ Inc/
   │  ├─ OffscreenSupport.hpp# 白盒支撑:抓帧 / 哈希 / 隐藏窗口会话
   │  └─ CheckRunner.hpp     # 检查注册表 + 断言 / 输出接口
   ├─ Src/
   │  ├─ Main.cpp            # 命令行入口
   │  ├─ Session.cpp         # 隐藏窗口、加载、逐帧渲染(合成鼠标消息)
   │  ├─ Capture.cpp         # 后备缓冲抓帧、FNV 哈希、PNG 落盘
   │  └─ Checks.cpp          # 5 个检查的具体实现
   └─ Build/                 # 构建产物(.gitignore,不入库)

约定

项 约定
头文件 只放 <Tool>/Inc
实现 只放 <Tool>/Src(该目录下每个 .cpp 都会被编译)
产物 <Tool>/Build,与 Inc / Src 同级
无 Debug/Release 之分 工具一律 -O2 -g:要跑得快、要能上调试器
临时产物 PNG / 基线 / 报告一律写 Temp/tools/(已 gitignore),不许写进 Tools/

2. 构建

# 前置:应用本体必须先构建(工具链接的是本体的 .o,排除入口 Main.o)
make release -j8

# 构建全部工具
make -C Tools

# 只构建某一个
make -C Tools UnitTests
make -C Tools OffscreenChecks

# 清理(只删两个工具自己的 Build/,不动本体)
make -C Tools clean

# 看帮助
make -C Tools help

产物:

Tools/UnitTests/Build/UnitTests.exe
Tools/OffscreenChecks/Build/OffscreenChecks.exe

⚠️ 必须与本体保持同一套 ABI 开关:-fno-exceptions、-fno-rtti、 链接时 -flto -flto-partition=one。工具源码自身不加 -flto (否则 GCC 15.2.0 在 choose_baseaddr 处 ICE)。

⚠️ 头文件依赖用 -MMD -MP 跟踪:改头文件、增删源文件都会自动重编重链。 若出现"离奇的 undefined reference",先 make -C Tools clean。


3. 工具一:UnitTests(纯逻辑,最快、最常用)

不创建窗口、不初始化 GUI,因此可以无限次在后台运行。

Tools\UnitTests\Build\UnitTests.exe              # 全部
... -only formula                                # 只跑名字含 formula 的用例
... -list                                        # 列出用例
... -report ..\Temp\tools\ut.txt                 # 指定报告路径

输出约定(便于脚本 / Agent 解析):

[RUN ] formula_semantics
  [FAIL] <表达式>  (file:line)
SUMMARY checks=<n> failed=<m> cases=<k> result=<PASS|FAIL>

3.1 测试项

用例 覆盖内容 为什么重要
parse_fixed_corpus_matches_strtod 常见字面量(含 1e22、-0、1e-22)与 strtod 逐位相同 数值解析的基准线
parse_acceptance_semantics 空/空白/垃圾/尾随字符/十六进制浮点/inf/nan 的接受性 与改造前的宽松语义一致
parse_random_corpus_bit_exact 6 万条随机十进制串;≤15 位有效数字要求逐位相同,≤19 位允许 ≤1 ULP 「自写 strtod 替身」类优化的唯一验收标准
format_decimal_never_scientific FormatDecimal* 永不输出科学计数法;FormatValue = %.6g 显示层硬约束
format_byte_size_and_frequency 单位后缀存在且无指数形式 单位格式化回归
text_trim_and_utf8_conversion Trim / ToLowerAscii / Utf8ToWide / 大小写无关包含 文本基础
ticks_nice_step_and_build_ticks NiceStep 落在 1/2/2.5/5×10ⁿ;BuildTicks 端点 标尺可读性
formula_syntax_acceptance 合法 / 非法写法(单独 f、2e、()、*2 …) 公式输入框的报错边界
formula_semantics 2^3^2=512、-2^2=-4、2^-1、e/pi、恒等 语法语义
formula_identity_helpers f(t) ≡ 空串;HasFormula();NormalizeFormulaText 第 32 轮「恒等公式卡死」的护栏
formula_program_matches_pointwise 批量求值 vs 逐点求值 逐位相同(8 条公式 × 4000 点) 常量折叠 / 幂次改写不许改数值
formula_invalid_falls_back_safely 非法公式原样返回采样值 写错公式不得让波形消失
transform_apply_order 公式→系数→绝对值→垂直镜像→Y 偏移;NaN 保持;水平镜像只改下标 变换顺序
transform_value_range_and_order_preserving 区间映射(含跨 0 取绝对值)与保序判定 Y 轴自适应
filter_moving_average_equivalence 1 阶 ≡ 单次、2 阶 ≡ 链式、常数信号不变 均值滤波多阶
dataset_group_access AddGroup / GroupAt / Style(ref) 读写 数据层入口
dataset_formula_transform_cache 值域 + 逐分组极值 vs 逐点参考逐位相同;命中同指针;样式变化失效 第 32 轮核心缓存的正确性
stdio_mingw_vs_ucrt_formats MinGW ANSI stdio 与系统 UCRT 的 printf 在本程序用到的全部格式上逐字符比对(13.6 万次调用) 评估“把 swprintf 交给 UCRT”是否可行(当前 0 差异);将来真做迁移就是验收标准

3.2 验收标准

  • 零失败(result=PASS)才算通过;
  • 断言数量只增不减(当前 219 项 / 18 个用例):删断言必须说明理由;
  • 任何"为了让它过"而放宽的断言,必须在代码注释里写清依据。

4. 工具二:OffscreenChecks(真实渲染,隐藏窗口)

不显示窗口、不移动真实鼠标、不抢焦点:窗口 SW_HIDE 创建, "鼠标"通过 Application::HandleMouseMove() 注入合成消息, 像素从后备缓冲区读取(不是窗口 DC)。

Tools\OffscreenChecks\Build\OffscreenChecks.exe -list
... -all                                   # 依次跑全部检查
... -run smoke                             # 单个检查
... -run panels -mode record                # 记录面板像素基线
... -run panels -mode compare               # 与基线比对(重构前后 A/B)
... -run frames -frames 12                  # 连续抓 12 帧
... -data "..\TestData\MF4-Record.MF4" -run perf
... -out ..\Temp\tools\run1                 # 换输出目录(避免覆盖基线)
... -no-png                                 # 不落盘 PNG(只算哈希/耗时)

数据文件默认按顺序探测 TestData/ 里的 SCATTER_TEST.csv → [1].CSV → BIG_DATA.csv → Problem_Data.CSV; TestData/ 不入库,缺失时请用 -data 指定。

4.1 检查项

检查 做了什么 断言 / 判据
smoke 建隐藏窗口 → 加载 → 显示 3 条信号 → 渲染 → 抓帧 → 落盘 smoke.png 客户区/绘图区尺寸合理、绘图区墨迹 > 1000 像素、同一状态连续两帧逐像素相同(渲染确定性)
frames 沿信号列表逐行移动"鼠标",每帧抓图 + 区域哈希 + 耗时 平均帧 < 500ms、帧序列至少出现一次可见变化;输出 frame-XXX.png 供事后分析
panels 打开全部 7 个实验性面板(含双光标下的「选区截取」) 每个面板:功能已启用、有尺寸、必须被绘图区夹住;-mode record 写 panels-baseline.txt,-mode compare 逐面板比对像素哈希 + 几何
edgestats 3 个阈值下的边沿计数(普通计数)+ 中心轴计数 与 Checks.cpp 内的独立参考实现(朴素逐点)逐位相等;同参数重复查询结果稳定
perf 整帧中位数、EdgePanelLayoutFor 单次耗时、198 个统计状态的整轮查询耗时 整帧 < 500ms、面板几何 < 200µs/次、统计查询 < 20µs/次;数字用于前后对比

4.2 像素基线的正确用法(A/B)

# 1) 改动前:记录基线(同一台机器、同一 DPI、同一数据文件)
OffscreenChecks.exe -run panels -mode record -out ..\Temp\tools\panel-before

# 2) 改代码 + 重新构建本体与工具

# 3) 改动后:用同一输出目录比对
OffscreenChecks.exe -run panels -mode compare -out ..\Temp\tools\panel-before

⚠️ 像素哈希是"本机、本 DPI、本数据文件"的基线,跨机器/跨缩放不可比。 它适合"我改了一处,其它像素有没有动"的本地 A/B,不适合入库当黄金图。

4.3 输出(全部在 Temp/tools/,已 gitignore)

文件 内容
offscreen-report.txt 完整控制台输出(含 SUMMARY 行)
UnitTests-report.txt 单元测试报告
smoke.png / panels.png / perf.png 关键状态截图
frame-000.png … 连续帧(问题分析用)
panels-baseline.txt 面板像素基线(-mode record 生成)

5. 怎么用它(按改动类型选最小集)

你改了什么 建议跑
任何数据层 / 解析 / 公式 / 变换 UnitTests.exe
绘图、面板、布局、缓存键 -run smoke -run panels(+ 需要时 -mode compare)
边沿统计 / 中心轴 / 扫描预算 -run edgestats -run perf
性能相关 -run perf(前后各跑一次,比 us/query 与 median ms)
完全不确定影响面 -run -all(约几秒到几十秒)+ UnitTests.exe

用户明确要求:除非要求"全测一遍",否则只跑针对性检查。


6. 新增一个检查 / 一个工具

6.1 新增离屏检查

  1. 在 OffscreenChecks/Src/Checks.cpp 里写 int CheckXxx(Session&, const CheckOptions&), 用 Expect() / ExpectEqual() 记录断言,末尾 return CheckFailed();
  2. 在 AvailableChecks() 的列表里追加一行 { "xxx", "one-line summary", CheckXxx }
  3. 在 README 的 §4.1 表格里补一行(必须)

6.2 新增工具

  1. 建 Tools/<NewTool>/{Inc,Src}
  2. 在 Tools/Makefile 的 TOOLS 里追加 <NewTool>(目录名 = 目标名)
  3. 在本 README 的 §1 / §2 / §5 里补说明

7. 已知限制与坑

  • 工具是白盒:OffscreenSupport.hpp 用 #define private public 放宽访问级别, 为了读后备缓冲区 / 直接调面板几何。产品接口不因测试而放宽。
  • 必须先构建本体:工具链接 ../Build/Release/*.o,本体没构建会给出明确警告。
  • 像素基线不可跨机复现:DPI、字体、主题不同则哈希不同。
  • frames 里个别帧可能重复(鼠标落在筛选框/空白带),因此判据是"至少一次可见变化"。
  • 窗口一律 SW_HIDE:不要为了"看看效果"改成显示窗口,那会占用用户屏幕。 需要看图请直接打开 Temp/tools/*.png。
  • 进程退出用 std::_Exit():Application / PlotView 是单例, 若走正常析构会在 GdiplusShutdown 之后访问 GDI+ 对象(历史退出码 0xC0000005)。
  • 报告/截图不要提交:全部落在 Temp/(已忽略)。Tools/*/Build/ 也已忽略, 其它协作者本地 make -C Tools 即可重建。