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aepot
Asked:2022-07-18 05:25:47 +0000 UTC2022-07-18 05:25:47 +0000 UTC

为什么 foreach 在数组上比在 IEnumerable 上快得多？

  • 772

我最近重构了一个项目，创建了泛型方法，在参数中抽象而不是具体类型，并注意到应用程序的性能略有下降。我开始挖掘，发现循环是一切的罪魁祸首foreach。

似乎foreach针对数组进行了优化。决定试一试。

这里有2个完全相同的方法，原始数据是同一个数组。区别仅在于签名。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        var result = BenchmarkRunner.Run<ForeachBenchmarks>();
        Console.ReadKey();
    }
}

[MemoryDiagnoser]
public class ForeachBenchmarks
{
    private readonly int[] _numbers = Enumerable.Repeat(1, 1000000).ToArray();
    public IEnumerable<int[]> Numbers { get { yield return _numbers; } }

    [Benchmark]
    [ArgumentsSource(nameof(Numbers))]
    public int SumArray(int[] numbers)
    {
        int sum = 0;
        foreach (int n in numbers)
            sum += n;
        return sum;
    }

    [Benchmark]
    [ArgumentsSource(nameof(Numbers))]
    public int SumIEnumerable(IEnumerable<int> numbers)
    {
        int sum = 0;
        foreach (int n in numbers)
            sum += n;
        return sum;
    }
}

确实优化了：

BenchmarkDotNet=v0.13.0, OS=Windows 10.0.19043.1081 (21H1/May2021Update)
Intel Core i7-4700HQ CPU 2.40GHz (Haswell), 1 CPU, 8 logical and 4 physical cores
.NET SDK=5.0.301
  [Host]     : .NET 5.0.7 (5.0.721.25508), X64 RyuJIT
  DefaultJob : .NET 5.0.7 (5.0.721.25508), X64 RyuJIT
方法 数字 意思是 错误 标准差 0代 第一代 第 2 代 已分配
和数组 int32[1000000] 468.9 我们 1.84 我们 1.44 我们 - - - -
SumIEnumerable int32[1000000] 5,808.0 我们 44.16 我们 39.15 我们 - - - 32B

请解释为什么使用数组foreach的接口比使用接口慢 10 倍？IEnumerable<T>T[]

UPD：我测试了List<int>和ReadOnlySpan<int>。对于 list foreach，性能与 for 相同，IEnumerable<T>对于 span ，与数组相同。

c#

1 个回答

  1. Best Answer

    因为当明确知道输入是一个数组时，编译器可以优化和生成将简单地按索引访问的代码，这非常快。在 c 的情况下IEnumerable，您必须按预期行事 - 创建迭代器，调用其方法等，这会在 O (n) 中提供一个额外的常量，您的测试显示了这一点。

    为了比较，输出代码大致对应如下：

    public int SumArray(int[] numbers)
{
    int num = 0;
    int num2 = 0;
    while (num2 < numbers.Length)
    {
        int num3 = numbers[num2];
        num += num3;
        num2++;
    }
    return num;
}

public int SumIEnumerable(IEnumerable<int> numbers)
{
    int num = 0;
    IEnumerator<int> enumerator = numbers.GetEnumerator();
    try
    {
        while (enumerator.MoveNext())
        {
            int current = enumerator.Current;
            num += current;
        }
    }
    finally
    {
        if (enumerator != null)
        {
            enumerator.Dispose();
        }
    }
    return num;
}

    偷看这里

    • 7

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