通过接口枚举 - 性能损失

时间:2012-05-17 11:15:57

标签: c# performance list ienumerable

我和我的同事有一点争议(这与圣战非常接近:),关于通过枚举 VS 访问列表的性能。为了操作一些事实,我写了以下测试:

   static void Main(string[] args)
    {
        const int count = 10000000;

        var stopwatch = new Stopwatch();

        var list = new List<int>(count);

        var rnd = new Random();

        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            list.Add( rnd.Next());
        }

        const int repeat = 20;

        double indeces = 0;
        double forEach = 0;

        for (int iteration = 0; iteration < repeat; iteration++)
        {
            stopwatch.Restart();
            long tmp = 0;
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {                    
                tmp += list[i];
            }

            indeces += stopwatch.Elapsed.TotalSeconds;
            stopwatch.Restart();
            foreach (var integer in list)
            {            
                tmp += integer;
            }

            forEach += stopwatch.Elapsed.TotalSeconds;
        }

        Console.WriteLine(indeces /repeat);
        Console.WriteLine(forEach /repeat);

    }

实际上,它只是访问元素。

正如我所料,索引访问速度更快。这是我的机器上发布版本的结果:

    0.0347//index access
    0.0737//enumerating

但是,我决定改变一下测试:

        //the same as before
        ...
        IEnumerable<int> listAsEnumerable = list;
        //the same as before
        ...
        foreach (var integer in listAsEnumerable)
        {                
            tmp += integer;
        }
        ...

现在输出如下:

    0.0321//index access
    0.1246//enumerating (2x slower!)

如果我们通过界面枚举相同的列表,性能 2次更慢!

为什么会发生这种情况?

这个意味着“通过接口枚举比枚举实际列表慢2倍”。

我的猜测是运行时使用不同的Enumerator:第一次测试中的列表和第二次测试中的一般列表。

4 个答案:

答案 0 :(得分:17)

使用List<T>时,foreach实际上并未使用IEnumerable<T>界面;相反,它使用List<T>.Enumerator,即struct。在平凡的层面上,这意味着稍微减少间接 - 不必去引用,使用静态调用而不是虚拟调用 - 以及更直接的实现。

这些差异非常小,在任何明智的现实生活中,差异都是噪音。但是,如果测试 foreach性能,则可能会略显明显。

要对此进行扩展:foreach实际上并不需要IEnumerable[<T>] - 它可以在GetEnumerator() / .MoveNext()纯粹 / .Current / .Dispose()模式;这在2.0中的泛型之前尤其重要。

但是,只有在将变量键入List<T>(具有自定义GetEnumerator()方法)时才可以执行此操作。获得IEnumerable<T>后,必须使用IEnumerator<T>

答案 1 :(得分:4)

您可以在此处查看代码:

static void Main()
{

    List<int> list = new List<int>(Enumerable.Range(1,10000));

    int total = 0;
    foreach (var i in list)
    {
        total += i;
    }
    IEnumerable<int> enumerable = list;
    foreach (var i in enumerable)
    {
        total += i;
    }
    Console.ReadLine();
}

哪个产生这个IL。注意

之间的区别
System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<int32>

System.Collections.Generic.IEnumerable`1<int32> 

并注意它是ValueType(struct):

.method private hidebysig static void  Main() cil managed
{
  .entrypoint
  // Code size       146 (0x92)
  .maxstack  2
  .locals init ([0] class [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1<int32> list,
           [1] int32 total,
           [2] int32 i,
           [3] class [mscorlib]System.Collections.Generic.IEnumerable`1<int32> enumerable,
           [4] valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<int32> CS$5$0000,
           [5] bool CS$4$0001,
           [6] class [mscorlib]System.Collections.Generic.IEnumerator`1<int32> CS$5$0002)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ldc.i4.1
  IL_0002:  ldc.i4     0x2710
  IL_0007:  call       class [mscorlib]System.Collections.Generic.IEnumerable`1<int32> [System.Core]System.Linq.Enumerable::Range(int32,
                                                                                                                                  int32)
  IL_000c:  newobj     instance void class [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1<int32>::.ctor(class [mscorlib]System.Collections.Generic.IEnumerable`1<!0>)
  IL_0011:  stloc.0
  IL_0012:  ldc.i4.0
  IL_0013:  stloc.1
  IL_0014:  nop
  IL_0015:  ldloc.0
  IL_0016:  callvirt   instance valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<!0> class [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1<int32>::GetEnumerator()
  IL_001b:  stloc.s    CS$5$0000
  .try
  {
    IL_001d:  br.s       IL_002d
    IL_001f:  ldloca.s   CS$5$0000
    IL_0021:  call       instance !0 valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<int32>::get_Current()
    IL_0026:  stloc.2
    IL_0027:  nop
    IL_0028:  ldloc.1
    IL_0029:  ldloc.2
    IL_002a:  add
    IL_002b:  stloc.1
    IL_002c:  nop
    IL_002d:  ldloca.s   CS$5$0000
    IL_002f:  call       instance bool valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<int32>::MoveNext()
    IL_0034:  stloc.s    CS$4$0001
    IL_0036:  ldloc.s    CS$4$0001
    IL_0038:  brtrue.s   IL_001f
    IL_003a:  leave.s    IL_004b
  }  // end .try
  finally
  {
    IL_003c:  ldloca.s   CS$5$0000
    IL_003e:  constrained. valuetype [mscorlib]System.Collections.Generic.List`1/Enumerator<int32>
    IL_0044:  callvirt   instance void [mscorlib]System.IDisposable::Dispose()
    IL_0049:  nop
    IL_004a:  endfinally
  }  // end handler
  IL_004b:  nop
  IL_004c:  ldloc.0
  IL_004d:  stloc.3
  IL_004e:  nop
  IL_004f:  ldloc.3
  IL_0050:  callvirt   instance class [mscorlib]System.Collections.Generic.IEnumerator`1<!0> class [mscorlib]System.Collections.Generic.IEnumerable`1<int32>::GetEnumerator()
  IL_0055:  stloc.s    CS$5$0002
  .try
  {
    IL_0057:  br.s       IL_0067
    IL_0059:  ldloc.s    CS$5$0002
    IL_005b:  callvirt   instance !0 class [mscorlib]System.Collections.Generic.IEnumerator`1<int32>::get_Current()
    IL_0060:  stloc.2
    IL_0061:  nop
    IL_0062:  ldloc.1
    IL_0063:  ldloc.2
    IL_0064:  add
    IL_0065:  stloc.1
    IL_0066:  nop
    IL_0067:  ldloc.s    CS$5$0002
    IL_0069:  callvirt   instance bool [mscorlib]System.Collections.IEnumerator::MoveNext()
    IL_006e:  stloc.s    CS$4$0001
    IL_0070:  ldloc.s    CS$4$0001
    IL_0072:  brtrue.s   IL_0059
    IL_0074:  leave.s    IL_008a
  }  // end .try
  finally
  {
    IL_0076:  ldloc.s    CS$5$0002
    IL_0078:  ldnull
    IL_0079:  ceq
    IL_007b:  stloc.s    CS$4$0001
    IL_007d:  ldloc.s    CS$4$0001
    IL_007f:  brtrue.s   IL_0089
    IL_0081:  ldloc.s    CS$5$0002
    IL_0083:  callvirt   instance void [mscorlib]System.IDisposable::Dispose()
    IL_0088:  nop
    IL_0089:  endfinally
  }  // end handler
  IL_008a:  nop
  IL_008b:  call       string [mscorlib]System.Console::ReadLine()
  IL_0090:  pop
  IL_0091:  ret
} // end of method Program2::Main

答案 2 :(得分:2)

如果您查看两个版本的IL,您将看到第一个版本使用类型为System.Collections.Generic.List<System.Int32>+Enumerator的迭代器 - 嵌套的struct,它针对迭代列表进行了优化。 / p>

第二个版本使用System.Collections.Generic.IEnumerator<System.Int32>的通用实现,效率较低,因为它不会通过保留列表中当前项的私有索引来“欺骗”。

答案 3 :(得分:1)

我怀疑使用forach而不是foreach(至少对于原始类型)有性能提升。据我所知,如果你在同一个数组上执行和foreach(而不是像列表这样的任何其他结构,它们本身就会产生一些开销)。

foreach和for的性能取决于您运行的结构类型和foreach。

请检查; For and Foreach comparison