将数据存储在长数字或 class 实例中以获得更好的性能

Question

我正在为我的益智游戏编写 AI，我面临以下情况：目前，我有一个 class、Move，代表我游戏中的一个动作，它具有与国际象棋类似的逻辑。在 Move class 中，我存储了以下数据：

移动玩家颜色。
动片
棋盘上的原点位置
棋盘上的目标位置。
执行此步棋被杀死的棋子（如果有的话）。
移动得分。

此外，我得到了一些描述move的方法，如IsResigned、Undo等

我的 AI 正在传递此着法实例，它基于 Alpha Beta 算法。因此，移动实例被传递了很多次，我在 AI 实现中构建了许多 Move class 实例。因此，我担心它可能会对性能产生重大影响。

为了降低性能影响，我想到了以下解决方案：我不会使用 Move class 的实例，而是将我的整个移动数据存储在一个长数字中（使用按位运算），然后根据需要提取信息。

例如： - 玩家颜色将来自位 1 - 2（1 位）。 - Oirign 位置将从位 2 - 12（10 位）。等等。

看这个例子：

public long GenerateMove(PlayerColor color, int origin, int destination) {
    return ((int)color) | (origin << 10) | (destination << 20);
}

public PlayerColor GetColor(long move) {
    return move & 0x1;
}

public int GetOrigin(long move) {
    return (int)((move >> 10) & 0x3f);
}

public int GetDestination(long move) {
    return (int)((move >> 20) & 0x3f);
}

使用这种方法，我可以将长数字传递给 AI，而不是 class 个实例。然而，我得到了一些奇迹：撇开程序增加的复杂性不谈，class 实例在 C# 中通过引用 传递（即通过发送指向该地址的指针）。那么我的替代方法是否有意义？情况更糟，因为我在这里使用长数字 (64bis)，但指针地址可能表示为整数（32 位）——因此它甚至可能比我当前的实现具有最差的性能。

您对这种替代方法有何看法？

Answer 1

这里有几点要说：

你真的有性能问题吗（你确定内存使用是原因）？ .net 中新实例的内存分配非常便宜，通常您不会注意到垃圾回收。所以你可能找错了树。
当你传递一个引用类型的实例时，你只是在传递一个引用；当您存储引用类型时（例如在数组中），您将只存储引用。因此，除非您创建大量不同的实例或将数据复制到新实例中，否则传递引用不会增加堆大小。所以传递引用可能是最有效的方法。
如果你创建了很多副本并很快丢弃它们并且你害怕内存影响（同样，你是否面临实际问题？），你可以创建值类型（struct而不是class).但是您必须了解值类型语义（您总是处理副本）。
您不能依赖 32 位的引用。在 64 位系统上，它将是 64 位。
我强烈建议不要将数据存储在整型变量中。它使您的代码更难维护，并且在大多数情况下不值得进行性能权衡。除非你遇到严重麻烦，否则不要这样做。
如果您不想放弃使用数值的想法，请至少使用一个 struct，它由两个 System.Collections.Specialized.BitVector32 实例组成。这是一个内置的 .NET 类型，可以为您执行掩码和移位操作。在该结构中，您还可以封装对属性中值的访问，这样您就可以将这种非常不寻常的存储值的方式与其他代码分开。

更新：

我建议您使用性能分析器来查看性能问题所在。使用猜测来进行性能优化几乎是不可能的（而且肯定不会很好地利用您的时间）。一旦您看到探查器结果，您可能会对问题的原因感到惊讶。我敢打赌内存使用或内存分配不是它。

如果您真的得出结论，您的 Move 实例的内存消耗是原因并且使用小值类型可以解决问题（我会感到惊讶），请不要使用 Int64，使用自定义结构（如 6. 中所述），如下所示，其大小与 Int64:

相同

[System.Runtime.InteropServices.StructLayout( System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential, Pack = 4 )]
public struct Move {
    private static readonly BitVector32.Section SEC_COLOR = BitVector32.CreateSection( 1 );
    private static readonly BitVector32.Section SEC_ORIGIN = BitVector32.CreateSection( 63, SEC_COLOR );
    private static readonly BitVector32.Section SEC_DESTINATION = BitVector32.CreateSection( 63, SEC_ORIGIN );

    private BitVector32 low;
    private BitVector32 high;

    public PlayerColor Color {
        get {
            return (PlayerColor)low[ SEC_COLOR ];
        }
        set {
            low[ SEC_COLOR ] = (int)value;
        }
    }

    public int Origin {
        get {
            return low[ SEC_ORIGIN ];
        }
        set {
            low[ SEC_ORIGIN ] = value;
        }
    }

    public int Destination {
        get {
            return low[ SEC_DESTINATION ];
        }
        set {
            low[ SEC_DESTINATION ] = value;
        }
    }
}

但请注意，您现在使用的是值类型，因此您必须相应地使用它。这意味着赋值会创建原始副本（即更改目标值将使源保持不变），如果您想保留子例程所做的更改并避免装箱以防止更差的性能（某些操作可能意味着装箱），请使用 ref 参数即使您不会立即注意到，例如传递实现接口的 struct 作为接口类型的参数）。使用结构（就像使用 Int64 一样）只有在您创建大量临时值时才值得，这些临时值很快就会被丢弃。然后你仍然需要通过个人资料确认你的表现是否确实得到了改善。

将数据存储在长数字或 class 实例中以获得更好的性能

Store data inside long number or class instance for better performance

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