今天当我用foreach循环迭代一个List<int>时,我发现我变得更加了解性能问题,而以前我会去迭代一个int的ArrayList,我对此感到一点沾沾自喜。得益于泛型所带来的好处,C#编译器可以用System.Collections.Generics.IEnumerator<int>避免大量的装箱(boxing)操作,相比使用老式的System.Collections.IEnumerator。我开始想:这真的是最快的方式吗?在经过一番调查研究后,这(foreach)还不是最快的方式。
.NET 2.0发布了一些小的nuggets,可以使得我们更容易地编写代码。我最喜欢的当属Array和List<T>说添加的额外方法,这些方法接受Action<T>,Converter<TInput, TOutput>和Predicate<T>作为泛型delegate。事实上,我对这些东西还是很着迷的。当这些方法与匿名方法和lambda表达式结合使用时将发挥巨大作用。
我感兴趣的一个特别的方法是List<T>.ForEach(Action<T>)。我很好奇,ForEach调用比一个标准的foreach-loop要来的快还是慢,还是一样快?考虑如下代码:
[csharp] view plaincopyprint?
- long Sum(List<int> intList)
- {
- long result = 0;
- foreach (int i in intList)
- result += i;
- return result;
- }
C#编译器会为上面的代码生成类似如下的伪代码:
[csharp] view plaincopyprint?
- long Sum(List<int> intList)
- {
- long result = 0;
- List<T>.Enumerator enumerator = intList.GetEnumerator();
- try
- {
- while (enumerator.MoveNext())
- {
- int i = enumerator.Current;
- result += i;
- }
- }
- finally
- {
- enumerator.Dispose();
- }
- return result;
- }
事实上,C#编译器为每次迭代生成了2个方法调用:IEnumerator<T>.MoveNext()和IEnumerator<T>.Current。List<T>.Enumerator结构(用IEnumerator实现)允许编译器生成call IL指令而不是callvirt ,这会有一点性能提升。相反,考虑如下代码:
[csharp] view plaincopyprint?
- long Sum(List<int> intList)
- {
- long result = 0;
- intList.ForEach(delegate(int i) { result += i; });
- result result;
- }
或者,等价的lambda表达式:
[csharp] view plaincopyprint?
- long Sum(List<int> intList)
- {
- long result = 0;
- intList.ForEach(i => result += i);
- return result;
- }
使用List<T>.ForEach只会导致每次迭代中使用1个方法调用:无论你提供了什么样的Action<T>委托。这会被用callvirt IL指令调用,但是2个call指令(一个MoveNext和一个Current)应该比一个callvirt指令慢。所以我期望是List<T>.ForEach会更快一个(比foreach)。
有了这些假设,我创建了一个小的console程序,用以下4中不同的方法来迭代一个List<int>实例,并求和:
- 用for-loop迭代:for (int i = 0; i < List<int>.Count; ++i)
- 用for-loop,但是不调用Count:for (int i = 0; i < NUM_ITEMS; ++i)
- 用foreach-loop:foreach (int i in List<T>)
- 用List<int>.ForEach来迭代:List<int>.ForEach(delegate(int i) { result += i; })
首先,测试没有开启优化情况:
这些结果令人难以想象。结果,当不开启编译器优化,List<int>.ForEach比一个for-loop还要快!foreach和for-loop几乎同样快。所以如果你在没有开启优化的情况下编译你的程序,List<int>.ForEach是最快的方式。
接下来,我开启编译器优化来获得一个比较真实的结果:
看这些数字,编译器对for-loop优化超过50%而印象深刻。foreach-loop同样也获得了大约20%的提升。List<int>.ForEach没有获得很多的优化,但是需要注意,ForEach依然比foreach-loop来的快很多。List<T>.ForEach比标准的foreach-loop来的快。
注意,这些测试在一台Dell Inspiron 9400的笔记本上运行,CPU是Core Duo T2400,2GB内存。如果你想要自己测试一些结果,你可以下载ForEachTest.zip(3.82KB)。
一幅图片胜过千言万语,我生成了一个图表来展示不同迭代之间的速度差异。图表中显示了5个不同的取样,分别从10,000,000到50,000,000次迭代。
未启编译器优化:
开启编译器优化:
最终观点:虽然ForEach方法在迭代List<T>是非常快,但是碰到数组时就不一样了。一维数组没有ForEach方法,而且用ForEach比用foreach来的慢很多。原因是编译器没有为foreach 迭代数组生成IEnumerator<T>代码。用foreach来迭代数组,不会有方法调用,但是Array.ForEach还是会为每次迭代调用一次委托(一个callvirt调用?)。