Предисловие

Сидел я и программировал разнообразную ерунду, а именно графические фильтры и все что с ними связано, на C#. И потихоньку учил С++. Потом решил я сравнить производительность C# и C++.В тесте будут принимать участие самые распространённые графические фильтры: негатив, сепия, корректировка яркости и контрастности. Написал основу на С++ для загрузки/сохранения изображений с использованием DevIL, и перевел коды фильтров с шарпа на C++. Хотя эта основа наверное далека от идеала.
Вот тест производительности:


Теперь можно посчитать во сколько раз увеличилась производительность:
Пусть


— функция подсчёта во сколько раз различается производительность C# и С++ кода, тогда
f(Negative) = 515 / 16 = 32,1875
f(Sepia) = 562 / 15 = 37,4(6)
f(Brightness) = 749 / 5 = 149,5
f(Contrast) = 780 / 63 = 12,38

Вот это прирост производительности, и даже без особой оптимизации, а вы представьте, если это все дело хорошенько оптимизировать? — получиться очень быстрый код.
Время выполнения кода измеряли функцией


C этого момента я буду писать уроки только на С++, но и поддержу пользователя с ником darkx, который предложил создавать кросс лэнг уроки в этом комменте. В каждом уроке будут исходники на языках VB.NET, C#.NET, C++, про Delphi ничего сказать не могу, так как очень давно на нём програмировал.

В VB.NET/C#.NET будет использоваться основа с названием Filter, об которой я расказывал в предыдущих уроках:
1) Графические фильтры на основе попиксельной обработки изображений (Часть 1)
2) Графические фильтры на основе попиксельной обработки изображений (Часть 2)
3) Графические фильтры на основе попиксельной обработки изображений (Часть 3)

А в С++ будет использоваться основа, о которой я счас расскажу.

Основа для программирования графических фильтров в С++

При программировании этой основы используется библиотека DevIL, о которой подробно рассказываетcя в этой статье.
Создайте у себя в проекте файлы:
1) Image.h — header file
2) Image.cpp — cpp code file

В файле Image.h будут храниться описания функций, а в файле Image.cpp — реализации функций. В названиях функций, констант вы встретите приставку «ag», вместо неё вы можете поставить любую другую.Это сделано для того чтобы не было дубликатов функций или констант в разных API.

Файл Image.h

#pragma once

#include <windows.h>
#include <il.h>                   //|
                                  // Подключаем DevIL
#pragma comment(lib, "DevIL.lib") //|


enum Pixelformat
{
	AG_BGR,  //Формат пикселей B|G|R
        AG_BGRA, //Формат пикселей B|G|R|A
        AG_RGB,  //Формат пикселей R|G|B
        AG_RGBA  //Формат пикселей R|G|B|A
};

enum ImageType
{
	AG_BMP = 0x0420,  //!< Microsoft Windows Bitmap - .bmp extension
	AG_JPG = 0x0425,  //!< JPEG - .jpg, .jpe and .jpeg extensions
	AG_PNG = 0x042A,  //!< Portable Network Graphics - .png extension
	AG_TGA = 0x042D,  //!< TrueVision Targa File - .tga, .vda, .icb and .vst extensions
	AG_TIF = 0x042E,  //!< Tagged Image File Format - .tif and .tiff extensions
	AG_JP2 = 0x0441   //!< Jpeg 2000 - .jp2 extension
};

typedef struct BaseIMGInfo
{
	int Depth;   //Глубина изобаржения(нужно только для 3D текстур), по умолчанию = 1
	int Format;  //Формат пикселей
	int Type;    //Тип данных в памяти, в основном = IL_UNSIGNED_BYTE
};

typedef struct ImageData
{
	unsigned char * Data; //Указатель на данные изобржения

	int Width;            //Ширина изображения
	int Height;           //Высота изображения
	int Bpp;              //Количество байт на пиксель
	int Stride;           //Количество байт в одной строке пикселей

	Pixelformat PixFormat;//Формат пикселей
	BaseIMGInfo BaseInfo; //Основные параметры изображения, нужные для сохранения изображений в DevIL

	int R_idx;            //Позиция красного в пикселе
	int G_idx;            //Позиция зелёного в пикселе
	int B_idx;            //Позиция синего в пикселе
	int A_idx;            //Позиция альфа-канала в пикселе, только для AG_RGBA или AG_BGRA
};

ImageData * agLoadImage(char * FileName); //Функция для загрузки изображения
bool agSaveImage(ImageData * IMG, char * FileName, ImageType IType); //Функция для сохранения изображения
ImageData * agNewImage(int Width, int Height,  Pixelformat PFormat); //Функция для создания нового,пустого, изображения
ImageData * agCloneImage(ImageData * Src); //Функция для создания копии изображения

Директива препроцесора #pragma once нужна, для контроля за тем, чтоб конкретный файл подключался при компиляции только один раз.Думаю больше никаких обьяснений к файлу Image.h не надо.Теперь перейдём к реализации.

Откройте файл Image.cpp, и включите в него Image.h:

#include "Image.h"

Теперь разберём каждую функцию; Объяснения к коду будут в комментариях.
1)Функция agLoadImage

ImageData * agLoadImage(char * FileName) //FileName - указатель на строку с именем файла
{
	ILuint * Texture = new ILuint; //Указатель на текстуру
	ImageData * Result = NULL; //Изображение

	ilInit();                //И и и л з ц я D v L
	ilEnable(IL_ORIGIN_SET); // н ц а и а и   е I
	ilGenImages(1, Texture); //Генерируем текстуру
	ilBindImage(*Texture);   //Делаем текстуру текущей

	if(ilLoadImage(FileName) == true) //Пытаемся загрузить изображение
	{ // если да, то
		Result = new ImageData(); //Создаём изображение
		
		Result -> Width = ilGetInteger(IL_IMAGE_WIDTH); //Получаем ширину изображения
		Result -> Height = ilGetInteger(IL_IMAGE_HEIGHT);//Получаем высоту изображения
		Result -> Bpp = ilGetInteger(IL_IMAGE_BYTES_PER_PIXEL);//Получаем количество байт на пиксель
		Result -> Stride = Result -> Width * Result -> Bpp;//Вычислем количество байт в одной строке пикселей

		Result -> Data = new unsigned char[Result -> Width * Result -> Height * Result -> Bpp]; //Создаём указатель на данные изображения

		

		memcpy(Result -> Data, ilGetData(), ilGetInteger(IL_IMAGE_SIZE_OF_DATA)); //Копируем данные из памяти в наше изображение

		Result -> BaseInfo.Type = ilGetInteger(IL_IMAGE_TYPE);//Получаем тип данных в памяти
		Result -> BaseInfo.Format = ilGetInteger(IL_IMAGE_FORMAT);//Получаем формат пикселей
		Result -> BaseInfo.Depth = ilGetInteger(IL_IMAGE_DEPTH);//Получаем глубину изображения

		if(Result -> BaseInfo.Format == IL_RGB) //Если формат пикселей BGR, то
		{                                       //данные располагаются в памяти
			Result -> R_idx = 0;            //так ->
			Result -> G_idx = 1;            //0|1|2|0|1|2|0|1|2|0|1
			Result -> B_idx = 2;            //R|G|B|R|G|B|R|G|B|R|G
		}
		else if(Result -> BaseInfo.Format == IL_RGBA) //Если формат пикселей RGBA,то
		{                                          //данные располагаются в памяти
			Result -> R_idx = 0;               //так ->
			Result -> G_idx = 1;               //0|1|2|3|0|1|2|3|0|1|2|3|0
			Result -> B_idx = 2;               //R|G|B|A|R|G|B|A|R|G|B|A|R
			Result -> A_idx = 3;
		}
		else if(Result -> BaseInfo.Format == IL_BGR) //Если формат пикселей BGR,то
		{                                            //данные располагаются в памяти
			Result -> R_idx = 2;                 //так ->
			Result -> G_idx = 1;                 //0|1|2|0|1|2|0|1|2|0|1|2
			Result -> B_idx = 0;                 //B|G|R|B|G|R|B|G|R|B|G|R
		}
		else if(Result -> BaseInfo.Format == IL_BGRA) //Если формат пикселей BGRA, то
		{                                          //данные располагаются в памяти
			Result -> R_idx = 2;               //так ->
			Result -> G_idx = 1;               //0|1|2|3|0|1|2|3|0|1|2|3|0
			Result -> B_idx = 0;               //B|G|R|A|B|G|R|A|B|G|R|A|B
			Result -> A_idx = 3;
		}
		else
		{
			MessageBoxA(0, "Unsuitable pixel format", "Error", MB_OK | MB_ICONERROR);
		}
	}
	else
	{ //Если нет, то выдаём сообщение об ошибке
		MessageBoxA(0, "Could not load image", "Error", MB_OK | MB_ICONEXCLAMATION);
	}
	ilDeleteImages(1, Texture); //Удаляем текстуру ->
	delete Texture;             //->|

	return Result;
}

2)Функция agSaveImage

bool agSaveImage(ImageData * IMG, char * FileName, ImageType IType) //IMG - изображение, FileName - имя сохраняемого файла, IType - расширение файла
{
	bool Res;//Результат функции
	if(IMG != NULL && strlen(FileName) > 0)//Если изображение не пустое и длинна имени файла больше нуля,то
	{
		ILuint * Texture = new ILuint;//Указатель на текстуру

		ilInit(); //Инициализация DevIL
		ilGenImages(1, Texture);//Генерируем текстуру
		ilBindImage(*Texture);  //Делаем её текущей

		ilTexImage(IMG -> Width,IMG -> Height,
				   IMG -> BaseInfo.Depth,IMG -> Bpp,IMG -> BaseInfo.Format,IMG -> BaseInfo.Type,
				   IMG -> Data);//Закидываем данные в память
		Res = ilSave(IType, FileName);//И сохраняем изображение

		ilDeleteImages(1, Texture); //Удаляем текстуру ->
		delete Texture;             //->|
	}
	else
	{ //Иначе,выдаем сообщене об ошибке
		MessageBoxA(0, "Pointer to the image is empty or the wrong name of the saved file", "Error", MB_OK | MB_ICONERROR);
	}
	return Res;
}

3)Функция agNewImage

ImageData * agNewImage(int Width, int Height,  Pixelformat PFormat)
{
	ImageData * Result = NULL;//Результат функции
	if(Width > 0 && Height > 0) //Если длинна и ширина - положительные величины, то
	{
		Result = new ImageData();//Создаем изображение

		Result -> Width = Width; // Присваиваем длинну
		Result -> Height = Height; // Присваиваем ширину
		Result -> PixFormat = PFormat; // Присваиваем формат пикселей

		Result -> BaseInfo.Depth = 1;
		Result -> BaseInfo.Type = IL_UNSIGNED_BYTE;

		if(Result -> PixFormat == AG_BGR)
		{
			Result -> R_idx = 2;
			Result -> G_idx = 1;
			Result -> B_idx = 0;
			Result -> BaseInfo.Format = IL_BGR; 
			Result -> Bpp = 3; //3 байта на пиксель, потомучто B(1 byte) + G(1 byte) + R(1 byte) = 3 bytes 
		}
		else if(Result -> PixFormat == AG_BGRA)
		{
			Result -> R_idx = 2;
			Result -> G_idx = 1;
			Result -> B_idx = 0;
			Result -> A_idx = 3;
			Result -> BaseInfo.Format = IL_BGRA;
			Result -> Bpp = 4; //4 байта на пиксель, потомучто B(1 byte) + G(1 byte) + R(1 byte) + A(1 byte) = 3 bytes
		}
		else if(Result -> PixFormat == AG_RGB)
		{
			Result -> R_idx = 0;
			Result -> G_idx = 1;
			Result -> B_idx = 2;
			Result -> BaseInfo.Format = IL_RGB;
			Result -> Bpp = 3;
		}
		else if(Result -> PixFormat == AG_RGBA)
		{
			Result -> R_idx = 0;
			Result -> G_idx = 1;
			Result -> B_idx = 2;
			Result -> A_idx = 3;
			Result -> BaseInfo.Format = IL_RGBA;
			Result -> Bpp = 4;
		}

		Result -> Data = new unsigned char[Result -> Width * Result -> Height * Result -> Bpp]; //Выделяем память под данные изображения
		Result -> Stride = Result -> Width * Result -> Bpp; //Вычисляем количество байт на строку пикселей
	}
	else
	{ //Иначе выдаем сообщение об ошибке
		MessageBoxA(0, "Invalid input parameters", "Error", MB_OK | MB_ICONERROR);
	}
	return Result;
}

4) Функция agCloneImage

ImageData * agCloneImage(ImageData * Src) //Src - исходное изображение
{
	ImageData * Dst = NULL; //Новое изображение
	if(Src != NULL) // Если исходное изображение не пустое,то
	{
		Dst = new ImageData();//Создаем новое изображение

		Dst -> B_idx = Src -> B_idx;// далее все просто копируем
		Dst -> G_idx = Src -> G_idx;
		Dst -> R_idx = Src -> R_idx;
		Dst -> A_idx = Src -> A_idx;

		Dst -> Width = Src -> Width;
		Dst -> Height = Src -> Height;
		Dst -> Stride = Src -> Stride;
		Dst -> Bpp = Src -> Bpp;
		Dst -> PixFormat = Src -> PixFormat;

		Dst -> BaseInfo.Depth = Src -> BaseInfo.Depth;
		Dst -> BaseInfo.Format = Src -> BaseInfo.Format;
		Dst -> BaseInfo.Type = Src -> BaseInfo.Type;
		try
		{
			Dst -> Data = new unsigned char[Dst -> Width * Dst -> Height * Dst -> Bpp];
			memcpy(Dst -> Data, Src -> Data, Dst -> Width * Dst -> Height * Dst -> Bpp);
		}
		catch(...)
		{
			MessageBoxA(0, "Can not allocate memory", "Error", MB_OK | MB_ICONERROR);
			delete Dst;
		}
	}
	else
	{ //иначе, выдаем сообщение об ошибке
		MessageBoxA(0, "Invalid input parameters", "Error", MB_OK | MB_ICONERROR);
	}
	return Dst;
}

Вот собственно и все!