c# – 奇怪的表現行為

所以我有這2個方法,假設將1000個長整數的整數乘以2.

第一種方法：

[MethodImpl(MethodImplOptions.NoOptimization)]
Power(int[] arr)
{
for (int i = 0; i < arr.Length; i++)
{
arr[i] = arr[i] + arr[i];
}
}

第二種方法：

[MethodImpl(MethodImplOptions.NoOptimization)]
PowerNoLoop(int[] arr)
{
int i = 0;
arr[i] = arr[i] + arr[i];
i++;
arr[i] = arr[i] + arr[i];
i++;
arr[i] = arr[i] + arr[i];
i++;
............1000 Times........
arr[i] = arr[i] + arr[i];
}

請注意,我將此程式碼僅用於效能研究,這就是為什麼它看起來很噁心.

令人吃驚的結果是,Power已經比PowerNoLoop快了近50％,即使我檢查了它們的反編譯的IL源,並且For迴圈的內容與PowerNoLoop中的每一行完全相同.

怎麼會這樣？

從我的機器的一個樣品測量,執行測試10次,PowerNoLoop是第一：

00:00:00.0277138 00:00:00.0001553
00:00:00.0000142 00:00:00.0000057
00:00:00.0000106 00:00:00.0000053
00:00:00.0000084 00:00:00.0000053
00:00:00.0000080 00:00:00.0000053
00:00:00.0000075 00:00:00.0000053
00:00:00.0000080 00:00:00.0000057
00:00:00.0000080 00:00:00.0000053
00:00:00.0000080 00:00:00.0000053
00:00:00.0000075 00:00:00.0000053

是的,慢50％左右值得注意的是,首次通過測試時的抖動開銷,顯然它會燃燒更多的核心,試圖得到這個巨大的方法編譯.請記住,當您不禁用優化器時,測量值會大不相同,所以無迴圈版本的速度會慢一些〜800％.

首先總是尋找一個解釋是生成的機器程式碼,你可以看到它與Debug> Windows>拆卸.主要的麻煩是PowerNoLoop()方法的序幕.在x86程式碼中看起來像這樣：

067E0048pushebp; setup stack frame
067E0049movebp,esp
067E004Bpushedi; preserve registers
067E004Cpushesi
067E004Dsubesp,0FA8h; stack frame size = 4008 bytes
067E0053movesi,ecx
067E0055leaedi,[ebp-0ACCh]; temp2 variables
067E005Bmovecx,2B1h; initialize 2756 bytes
067E0060xoreax,eax; set them to 0
067E0062rep stosdword ptr es:[edi]

注意非常大的堆疊大小,4008位元組.對於只有一個區域性變數的方法來說太多了,它只需要8個位元組.額外的4000個是臨時變數,我把它命名為temp2.它們由程式碼指令初始化為0,這需要一段時間.我不能解釋2756.

個人補充是非優化程式碼中非常漂亮的事情.我將為您提供機器程式碼轉儲,並將其寫入等效的C#程式碼：

if (i >= arr.Length) goto throwOutOfBoundsException
var temp1 = arr[i];
if (i >= arr.Length) goto throwOutOfBoundsException
var temp2 = temp1 + arr[i];
if (i >= arr.Length) goto throwOutOfBoundsException
arr[i] = temp2

一遍又一遍地重複,總共一千次. temp2變數是麻煩製造者,每個單獨的語句有一個.因此,為堆疊幀大小新增4000位元組.如果有人猜到2756,那麼我很樂意在評論中聽到.

在方法開始執行之前,必須將它們全部設定為0,大概是什麼導致50％的減速.也可能有一些指令提取和解碼開銷,它不能從測量中輕鬆隔離.

值得注意的是,當您刪除[MethodImpl]屬性並允許優化器執行其作業時,它們不會被消除.實際上,該方法根本沒有優化,因為它不想解決這麼大的程式碼塊.

總結你應該畫的是永遠保持抖動優化器為你展開迴圈.它知道得更好