「玩一玩」量化GDI+：快速Bitmap读写像素——到底有多快？

发个帖子然后蒸馒头吃

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这是一个古老的技巧：
使用Bitmap类时经常会用到GetPixel和SetPixel，但是这两个方法直接使用都比较慢，所以一般都会使用LockBits/UnlockBits将位图在内存中锁定，以加快操作速度。
MSDN上的标准参考是这样的：

    private void LockUnlockBitsExample(PaintEventArgs e)

        {



            // Create a new bitmap.创建位图

            Bitmap bmp = new Bitmap("c:\\fakePhoto.jpg");



            // Lock the bitmap's bits.  锁定位图

            Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height);

            System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData =

                bmp.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite,

                bmp.PixelFormat);



            // Get the address of the first line.获取首行地址

            IntPtr ptr = bmpData.Scan0;



            // Declare an array to hold the bytes of the bitmap.定义数组保存位图

            int bytes  = Math.Abs(bmpData.Stride) * bmp.Height;

            byte[] rgbValues = new byte[bytes];



            // Copy the RGB values into the array.复制RGB值到数组

            System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(ptr, rgbValues, 0, bytes);



            // Set every third value to 255. A 24bpp bitmap will look red.  把每像素第3个值设为255.24bpp的位图将变红

            for (int counter = 2; counter < rgbValues.Length; counter += 3)

                rgbValues[counter] = 255;



            // Copy the RGB values back to the bitmap 把RGB值拷回位图

            System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(rgbValues, 0, ptr, bytes);



            // Unlock the bits.解锁

            bmp.UnlockBits(bmpData);



            // Draw the modified image.绘制更新了的位图

            e.Graphics.DrawImage(bmp, 0, 150);

        }

因为我比较闲，所以我在想这样的问题：加快之后到底有多快？
为此，我稍微调整了下之前用过的BitmapEx类（记得应该是人脸识别还是什么代码里用过），改成FastBitmap，然后创建了测试程序，搜集了一系列测试用例。（点击左上图片框打开图片文件，无异常处理）

测试用例如下：

为了保证不受文件格式影响，统一使用24bpp的bmp格式。（感谢科技发展，内存白菜价，不然单个文件将近200MB可真要让我麻烦一番。）

考察分为GetPixel和SetPixel两个部分，把读写分开。测试代码（以GetPixel为例）非常简单，如下：

for (int y = 0; y < h; y++)

{

    for (int x = 0; x < w; x++)

    {

        tmp = bmp.GetPixel(x, y);

    }

}

其中bmp分别为Bitmap和FastBitmap。
为了专注于对比结果，虽然逐像素遍历图像非常耗费时间，但并没有刻意使用并行计算，使用单个CPU内核完成。所以如果你打算用这个程序对特别巨大的图片（10000×10000数量级以上）进行测试，还请慎重。

经过测试，得到了这样的测试结果：

从测试结果来看，号称「Fast」果然有两把刷子，平均提升效率在90%~95%，也就说性能提高了10~20倍。
这个结果，虽然还不算很快，但我觉得基本到了GDI+的极限了（剩下的就是机器性能的提升了），如果再要提升，可以试试并行计算、C++ native、直接调用MMX/SSE指令、CUDA之类的技术。
我不知道现在技术发展下还有多少用到Bitmap的场合，只是觉得：追求开发效率和性能平衡的时候，Bitmap也能成为一个不错的选择。

测试程序下载：点击下载

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顺便求解答：
1.C++ Native/Managed的测试结果
2.葱油饼/状元饼的做法
3.怎样揉面能让馒头更好吃