Essential Symbian Os Peformance Tips (chinese)

Symbian OS 精要

性能优化诀窍

确保您的软件通向成功之路畅通无阻 “Symbian 签名”(Symbian Signed)是一个得到行业 支持的方案，它使 Symbian OS 软件开发者能够为 自己的应用软件获取一个数字认证签名。若想获得 Symbian 签名，应用软件必须通过各类标准化测试。 某些网络经营商和手机生产商（例如 Orange、 Nokia、Sony Ericsson）现在要求对于通过其渠道发 布的用 C++ 和 AppForge MobileVB/Crossfire 开发应 用软件都必须获得 Symbian 签名。 获得了 Symbian 签名的应用软件在使用时不会出现 “应用软件来源不可信”(application source untrusted) 的警告，并可在企业对企业 (B2B) 的应用软件目录 上发布。获得认证签名的独立软件开发商 (ISV) 还可 使用如下标志：

欲知详情，请访问网站：www.symbiansigned.com

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性能优化诀窍 Symbian OS 精要系列丛书 1st edition, 12/06 出版人： Symbian 软件有限公司 地址：2-6 Boundary Row Southwark London SE1 8HP UK（英国） www.symbian.com 商标、版权和免责条款 “Symbian”、“Symbian OS”和其它与 Symbian 相关的标识都是 Symbian 软件有限公司的商标。Symbian 软件有限公司承认本书中所提及的所有第 三方的商标权。Symbian 软件有限公司 2006 版权©。版权为本公司所有。 本 书 中 任 何 内 容 未 经 Sy m b i a n 软 件 有 限 公 司 的 书 面 许 可 不 得 复 制 。 Symbian 软件有限公司对本书所含内容的恰当性与准确性不作任何保证或 担保。本书的内容除了供一般参考之用，不应该被用于任何其它目的。

编稿： Andrew Langstaff

设计师： James Mentz

执行编辑： Freddie Gjertsen Satu McNabb

审稿： Mel Pullen Alon Or-Bach Krzysztof Bliszczak

设计顾问： Annabel Cooke

中文版审稿： 焦霖 段凯

前言 随着当今日益增加的带宽容量和各种眩目的功能的出现， 我们发现对智能手机软件的处理效率和能力的要求也不 断提高。为了满足此类需求，所编写的软件必须力求高 效。尽管问题还没有严重到必须考虑每个“运算周期” 的效率，但是有一些简单的原则我们应该留意。

目录 “性能”是什么................................................................. ..1 性能的重要性.....................................................................1 性能大敌 ............................................................................1 代码过多，数据不足 ......................................................... 2 在循环中重复代码 .............................................................3 堆存储的低效用法 ............................................................. 6 对函数库缺乏理解 ............................................................. 7 类型强制 ............................................................................ 9 低效的文件使用 ............................................................... 11 设计模式的滥用............................................................... 14 通用及“永不过时”代码 ................................................15 在模拟器上开发、测试....................................................17 程序员、编译器、代码....................................................18 短诀 ..................................................................................19 一个有用的工具：取样分析器.........................................20

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“性能”是什么 性能是一个装置能够显示的一些可度量的特性，如开机 时间、ROM 大小、RAM 的使用、图像查看和电池寿命。 手机的用途及所提供的特性经常会对这些性能指标提出 具体的要求。为了满足这些要求，手机软件必须有针对 性的进行设计与实现。

性能的重要性 通常满足性能要求的做法是提高 CPU 速度、或分配出大量 RAM 来用于缓存。但这两种手段对手机制造商并不真正 适用，因为手机的设计必须考虑电池消耗及硬件成本的 限制。

性能大敌 智能手机所表露的大多数性能问题，最终都可归结为少 数几类。接下来将对这些问题进行探讨。

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代码过多，数据不足 通常，在开发过程中，应用程序会有一些影响其行为的参 数。这些参数经常被存放于一个文件，在程序启动时处理。 当这些可调节的配置变为静态时——或者是由于需求得以确定， 或者是由于合适的缺省值最终被选定——问题就来了。此时 可以将参数硬编码。但这经常意味着对应用程序进行再加工： void SomeCode(void) { // Open file // New ReadStream // Read some data members into a struct // Close file, etc. }

同样的问题也会发生在堆 (heap) 上动态创建的类似数据， 如果该数据本可以在编译阶段生成： void ConstructL(void) { TFuncTable *fns = new (ELeave) TFuncTable; fns->iFunc1 = ExampleFunc1; fns->iFunc2 = ExampleFunc2; fns->iFunc3 = ExampleFunc3; iFuncTable = fns; }

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在此例中，最好采用已初始化的 TFuncTable 的一个 const 拷贝，然后让 iFuncTable 指向该拷贝，或者， 最好是使用此 const 版本来替代 iFuncTable。 此类问题往往十分隐蔽，尤其是当 function table 以某种 接口类的形式出现时。 在另一些例子中，问题出在很难用易懂的 C++ 语言来表 达数据：一个从文件读入的数据结构可能包含一些子结 构。这类结构经常不易被表达为易读的 const struct 或 const class。 开发人员甚至会选择使用“生成代码”的解决方案，读 入一个常人可理解的数据文件、再将其转换成为 C++ 代 码并进行编译。

在循环中重复代码 冗余的计算经常与复杂类型的构造相伴。 请看下面的例子： ExampleClass::SimpleOperation(SimpleType a, SimpleType b) { //creation of a complex type – this is

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//unnecessary, see text ComplexType c = b.MakeComplex(); // some other code } CExampleClass::DoSomeComplexComputation(...) { SimpleType a,b; while(moreToDo) { //some code SimpleOperation(a, b); // some other code that does not change //variable b } }

在上述代码中，函数 SimpleOperation()在一个循环 中被调用。在各次迭代里，复杂类型 (ComplexType) 反复 通过一个 SimpleType 创建，但是在后面的代码里未被 修改。此重复产生的 ComplexType 是不必要的，将造 成浪费资源，并可能严重影响性能。显然，倘若能够将 一个 ComplexType 传入 SimpleOperation()，可避 免其重复构造：

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ExampleClass::SimpleOperation(SimpleType a, ComplexType &b) { // some code } ExampleClass::DoSomeComplexComputation(...) { SimpleType a; ComplexType b; //create b as a complex type //from outset while(moreToDo) { //pass b as a ComplexType instead of a //SimpleType SimpleOperation(a, b); //some code } }

总之，应小心确保重复的计算或处理不要发生在频繁使 用的循环中。

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堆存储的低效用法 在嵌入式系统里，经常需要采用堆 (heap) 空间而不是栈 (stack) 空间。如果不慎可能造成过量的堆空间的调用。 void LoopWithHeap(void) { while(moreToDo) { CData *temp = new CData; GetData(temp); ProcessData(temp); delete temp; } }

应尽可能重复使用临时变量： void LoopWithHeap(void) { CData *temp = new CData; while(moreToDo) { GetData(temp); ProcessData(temp);

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temp->Reset(); } delete temp; }

另外一个堆空间使用不当的例子，在于使用分段数据结 构 (segmented data structure) 而其分段粒度对于处理的 数据量而言过细。 更多使用堆空间不当的原因，来自于过度依赖 realloc。 设计不当，导致堆存储单元需要扩充，通常引起 alloc、 free、memcpy 调用。

对函数库缺乏理解 API 文档很少包括关于实现的深入解释。用理解错误或者 不甚理解的 API 进行编码，可能导致重复或不必要的数据 处理和转换等问题。 请看这样一个类，该类提供对一个数组的存取并用函数 SetElement 实现数组的边界检查： void ArrayClass::SetSize(int aSize) { iMaxLength = aSize; }

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void ArrayClass::SetElement(int aPos, unsigned char aChar) { if(aPos >= 0 && aPos < iMaxLength) { iRawArray[aPos] = aChar; } }

再看一个采用此类的程序，该程序需要向数组添加一些 元素： void ExampleClass::FillArray() { //some code myArray.SetSize(bytesToProcess); for(currentPos = 0; currentPos < bytesToProcess; currentPos++) { myArray.SetElement(currentPos, aByte); } }

9 这里的效率低下问题出在 SetElement 所从事的边界检 查是不必要的，因为调用的函数处于一个循环中，该循 环已经设定了数组的上限。 问题的成因也许是多方面的。可能 ExampleClass 的 开发人员没有意识到 ArrayClass 会做边界检查，或 者 不 知 道 A r r a y C l a s s 有 一 个 更 适 合 的 A PI ， 或 者 ArrayClass 的实现者没有提供此 API，并没有预料到该 类会被如此使用。

类型强制 当数据设计不佳时，会浪费处理时间于数据类型转换。 通常仅仅是静态转换，而且是在准备向外部 API 传数据之 前发生。 请看如下代码，一个“追踪数据类型”的例子：

TInt intDrive; TChar ch = ((*drives)[i])[0]; RFs::CharToDrive(ch,intDrive); TDriveUnit curDrive(intDrive);

10 代码需要使用的是 TDriveUnit 类型，但存储的是包含 盘符名称的字符串，结果需要对其进行三步处理才能使 其变为可用的格式。倘若此操作被用于频繁使用的循环 中，则可能消耗大量的处理时间。最好与盘符名称字符 串一起存贮 TDriveUnit，或者干脆仅存储 TDriveUnit 数据类型，以便直接使用。 在另一些例子里，有些不必要的临时数据对象被构造在 栈上，仅仅是为了改变访问一个数据对象的接口。 请看下例，在这里多余的对象创建只是为了调用函数：

iDllEntry.iName.Des().Zero(); iDllEntry.iName.Des().Append(aPath.Drive()); iDllEntry.iName.Des().Append(KSysBin); iDllEntry.iName.Des().Append(*resourceName); iDllEntry.iName.Des().Append(KDllExtension);

这个例子显示了两个问题： 主要问题是调用 Des()函数带来的类型强制转换构造了 一个临时对象，在此例中，发生了五次，而其结果原本 可以在本地存贮、重用：

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TPtr des = iDllEntry.iName.Des(); des.Zero(); des.Append(aPath.Drive()); des.Append(KSysBin); des.Append(*resourceName); des.Append(KDllExtension);

另一个问题不是很明显，涉及编译器的使用。Des()函 数的设计者将其声明为内联 (inline) 函数，但当编译器被 要求优化代码量时，因为该函数被频繁使用，编译器会 决定不使用 inline 修饰符。

低效的文件使用 这一范畴包括一系列问题，有些不仅涉及文件的误用， 还更广泛地涉到及其它不同于 RAM 一样可以即时存储的 数据源，例如，来自某些硬件及网络的数据。 文件系统的低效使用，可能源自于把文件当成数据库来 使用，用目录结构与文件名称格式来定义数据库的数据 结构。

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另一个问题可能来自“同步”设计，以顺序操作的方式 从文件或其他数据来源成块 (block) 的读取并处理数据。 这可能意味着数据处理的操作在整个数据块被读取的期 间处于等待状态。 还有一个常见问题如下例所示，文件被频繁、小量读取： EXPORT_C CColorList* ColorUtils::CreateSystemColorListLC(RFs& aFs) { … CDirectFileStore* store; store=CDirectFileStore::OpenL(aFs, KGulColorSchemeFileName,EFileRead| EFileShareReadersOnly)); … RStoreReadStream stream; stream.OpenL(*store,store->Root())); … CColorList* colorList=CColorList::NewLC(); stream>>*colorList; return colorList; }

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问题隐藏在重载 c++ >> 操作符的实现，下面是 InternalizeL 函数的一部分： aStream>>card; const TInt count(card); TRgb rgb; for (TInt ii=0;ii>rgb; iEikColors->AppendL(rgb); }

我们可以看到，该函数为每一个内嵌的类进一步调用重 载的 >> 操作函数。跟踪这些函数调用，显示函数在内存 中建立的结构是 32 位元的数据块，每个数据块导致一次 新的文件读取。即使文件服务器对该文件具有提前读取 的缓存，函数调用的深度仍将带来性能问题。 考虑如下方案： aStream>>card; const TInt count(card); aStream->ReadL(iEikColors, count * sizeof(TRgb));

速度快得多，但代价是需要小心确保 TRgb 的内部格式没 有变化。

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设计模式的滥用 设计模式是把各种软件问题归纳到一些已知的类中。从 而常见的、经过测试和考验的解决方案能够更容易的被 找到和实现。然而，设计模式绝不能取代对具体问题的 切实思考，并获得解决方案。 即便选用了某个特定的设计模式，也可能导致进一步的 问题。设计模式通常意味着采用全面的面向对象的实现， 而这些面向对象的抽象方法并非永远恰当。盲目照本宣 科式的对其进行实现，往往导致性能开销，或者增加代 码的复杂性。 请看下面的代码：设计采用的是状态模式 (State Pattern)。 对状态机的初始化，实现者决定采用工厂模式 (Factory Pattern)： CL2CAPStateFactory* CL2CAPStateFactory::NewL() { CL2CAPStateFactory* factory= new (ELeave) CL2CAPStateFactory(); CleanupStack::PushL(factory); // Create all the new states factory->iStates[EError]

= new (ELeave)

TL2CAPStateError(*factory);

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factory->iStates[EClosed] = new (ELeave) TL2CAPStateClosed(*factory); factory->iStates[EListening] = new (ELeave) TL2CAPStateListening(*factory); // etc... CleanupStack::Pop(); return factory; }

然而，仔细审阅该类的用法及所含的状态类，我们看到 每个状态所持有的“工厂”的引用仅被用于状态转换； 这意味着，倘若该状态模式以不同的方式实现，复杂的 创建操作及其所有工厂模式的代码都是不必要的。

通用及“永不过时”代码 此范畴的问题来自对框架 (framework) 和插件 (plugin) 的 过度依赖。还包括为了软件的易开发性而牺牲性能的做 法。 考虑一个应用程序，该应用程序把一些配置参数存于一 个“.ini”文件内。在开发时，这些参数可能经常被修改， 故常常用一个易于编辑的格式来存放。然而，一旦这种 存放格式被固定，那时装载、解析此文件可能带来性能 问题。

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框架与插件，是 Symbian OS 设计的基石之一，但却经常 被不恰当使用。 使用框架的代价是代码量增加，因为需要管理代码来检 索插件，检查插件有无改变，装载及链接插件的 DLL，再 加上用于选择某个特定插件的额外代码等等。此外还会 带来性能开销，因为框架通常对外提供一个通用的客户 接口，而从内部将请求传至所用的插件。 当需要考虑到动态、及时的灵活性时，这些代价都是可 以接受的。然而，当某一部分插件的使用在该段软件的 生命周期中被确定下来时，这些成本的消耗将不能容忍。 防止过时的代码，可能是值得的，但同时，当此技巧被 滥用时，在代码量、性能方面都将付出代价。

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在模拟器上开发、测试 Symbian OS 模拟器 (emulator) 是作为开发工具提供的， 因为它能缩短从代码编写到软件运行的周期。亦使开发 者能够在运行时进行调试，避免了使用昂贵的硬件工具。 模拟器带来的这些便利是无价的，然而，这也导致很容 易忽略实际硬件测试，特别是在受到发布期限临近的压 力时。硬件测试可能只被用于在发布前的功能测试甚至 只是保证代码能够在硬件上运行。这样的开发方式，可 能导致开发者对代码在实际硬件设备上的表现并不了解， 即使这未必直接带来性能问题，也可能意味着在开发的 最后阶段或产品推出后才发现问题。 这样给客户的印象是：测试不够充分、质量控制不足。 另外，改进余地受到了限制，因为那时已经时间有限， 对大的架构上的改动难以达成共识。

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程序员、编译器、代码 除了需要理解系统、编程语言之外，掌握所使用编译器 的基础知识，也是十分重要的。许多现代编译器含有一 系列的优化步骤，这些优化步骤将根据所需的指标产生 代码，包括较小的代码量、或较快的执行速度。因此需 要弄清楚编译器所选择的指标，理解其对编译器所生成 代码的影响。 同样重要的是，不要假定某个编译器所使用的“技巧”也 会被其他编译器所使用。

不要与编译器对着干 了解你的编译器，明白其产生的代码与你所写代码的关 系。不要写过于指令性的代码。这样可能强迫编译器以 某种可能影响效率的方式产生代码。

学一点汇编 汇编程序经常被认为是“魔法”，一般软件开发人员敬而 远之。然而，对汇编的基本了解对于全面理解代码如何 在某个平台上运行极其有用。

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短诀 除了本书提到的那些“性能大敌”之外，还有一些小地 方在写码时需要留意。许多都是常识，通常由“编码标 准”规范化，但某些值得在此一提。

在循环中存储调用结果 在循环的条件语句中避免函数调用。尽可能使用局部变 量来存储函数调用返回的值，除非该结果在每次迭代时 都改变。

尽量使用引用或指针 以引用 (reference) 传送参数通常是好的作法，但不要使 用引用来传递整数类型假如其仅是用于读取。

不要展开循环 有了现代编译器，这类优化不再是必要的，而且甚至可 能起相反作用。编译器会做这种优化。

避免长条件语句 (if … then) 链 最好使用 switch 语句，因为其实现的性能较好。如果条 件不是常整数，例如是字符串，则考虑在用 switch 前使 用查找表 (lookup table)。

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适当使用 const 修饰符 将只读的变量标出，编译器会产生更高效率的代码。

一个有用的工具：取样分析器 这一节针对拥有 Symbian 许可证权限和某些特殊级别 SDK 权限，或使用参考硬件集成板 (reference board) 的开 发人员。 取样分析器 (Sampling Profiler) 能够提供原始性能数据并 用统计的方式展示设备上的软件运行。其采取的方法是 在每毫秒的时段记录线程的 ID 及当前的程序计数器 (program counter) 值。其还带有一个命令行程序，可用于 在 PC 上分析数据。 得到的信息则可用于调查性能问题，从事代码检查以确 定可能的瓶颈。

创建 ROM 使用分析器 (profiler)，先需要将其添加到 ROM 之内，把 profiler.iby 添加到 buildrom 命令行中即可： buildrom h4hrp techview profiler.iby

启动分析器 控制分析器的最简单的方法，是通过 eshell。如命令行： start profiler start

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该命令行启动另一个线程，分析器运行在此线程内。你 可以用 <Shift> 结合键切换回到其他任务。

运行欲分析的代码 在此时分析器将一直运行并进行取样。在启动欲分析的 代码之前稍做停顿，将帮助你在视觉上区分出不同的分 析阶段。

停止分析器 分析过之后，切换回 eshell 停止分析器： profiler stop

然后关闭分析器数据文件： profiler unload

读取分析数据 在参考硬件集成板上的 C 盘根目录下应该有一个名叫 profiler.dat 的文件。可将其拷贝到 MMC 卡上然后放到 PC 上以进行分析。

根据活动分析数据 应该将数据转换成适于 Excel 显示的形式，以产生图形， 获得所分析软件活动的总体图像。

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拷贝分析文件 将其拷贝至 ROM 文件夹，因为你将需要从符号表中提取 名称。通过运行下列指令来创建活动格式文件： analyse –r h4hrp_001.techview.symbol profiler.dat -v –mx > profile.xls

建立活动图形 在 Excel 里打开 profile.xls 文件。为了确保图形显示线程 的名称，删除数据的前六行。这是汇总数据，如包含在 内则会导致图形混乱。类似地，第一列的时间标记也会 导致图形混乱，但你不能删除它，因为需要用其来交叉 参考所感兴趣的区域与实际时间。 选择所有数据并单击‘图表向导’(chart wizard)。这将开 启一个四个步骤的导航。 • 在图表类型中选择‘面积图’并在子图表类型中选择 ‘堆积面积图’，然后选择‘下一步’ • 调整区域，省去第一列的时间标记。将 A 改为 B。 例如： =profile!$A$2:$V$941 改为 =profile!$B$2:$V$941, 然后选‘下一步’ • 忽略下一个视窗，选择‘下一步’，再选择‘作为新 工作表插入’，然后按‘完成’。

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选择活动区段及线程 查看建立的图形，应该可以看出你的程序在做什么、在 何时做，让你能定位到您所需的区域。可用鼠标移至数 据区，弹出的窗口会告诉你哪一个线程在那一点在运行。 可以使用该点的行号在数据表的第一列中找到其时间标 记。另外，可以删除那些不感兴趣的行。请记住，Excel 会把行重新编号，故应从后面开始删除。图形会根据新 数据重新绘出。

根据函数建立列表 一旦知道时间标记的范围及其范围内所运行的线程，可 以根据活动次序建立一个函数清单。 例如，假如你对时间标记范围 51300 与 76900 之内 EFile 线程所调用的函数感兴趣，可使用下述指令： analyse –r h4hrp_001.techview.symbol profiler.dat -bf –p –s51300-76900 –t EFile* > analysis.txt

• 取样范围，在 –s 之后和两个数字之间的连字符 (-) 前 后不得有空格 • 取样范围是数据表的第一列所含的时间标记 • 线程名称，在 –t 之后确有空格，可在名称前后使用 通配符。

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可将输出文件读到一个文本编辑器内（例如 Notepad）， 那里列有在所选时间标记范围内的函数列表。通常，最 上端的五个函数值得注意。之后可用 IDE 来查看相关的 代码。

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开发者资源 Symbian Developer Network http://developer.symbian.com

Symbian Developer Network newsletter http://developer.symbian.com/main/getstarted/newsletterarchive

Symbian OS Tools Providers http://developer.symbian.com/main/tools

Sony Ericsson Developer World http://developer.sonyericsson.com

Forum Nokia http://forum.nokia.com

Sun Microsystems Developer Services http://developer.java.sun.com

开发者意见调查 只要 5 分钟，您将能影响 Symbian 的未来 Symbian 想了解您对我们提供的开发者支持服务的意见。 我们汇编了一套问卷调查，我们希望通过此项调查来改 进我们的支持服务。 如果您想影响我们的决定，并获得赢取 Symbian 出版社 丛书的机会，请访问以下网站:

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Symbian 出版社：http://developer.symbian.com/main/academy/press

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所有 Symbian OS C++ 开发者参考读物： Developing Software for Symbian OS Steve Babin 著 Symbian OS C++ for Mobile Phones – Volume 1 Richard Harrison 著 Symbian OS C++ for Mobile Phones – Volume 2 Richard Harrison 著 Symbian OS Explained Jo Stichbury 著 Symbian OS Internals Jane Sales 著

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连接应用开发人员参考读物： Programming PC Connectivity Applications for Symbian OS Ian McDowall 著

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