Границы массива проверяют оптимизацию в цикле for

        var ar = new int[500000000];

        var sw = new Stopwatch();
        sw.Start();

        var length = ar.Length;
        for (var i = 0; i < length; i++)
        {
            if (ar[i] == 0);
        }

        sw.Stop();

sw.ElapsedMilliseconds: ~2930 мс

        var ar = new int[500000000];

        var sw = new Stopwatch();
        sw.Start();

        for (var i = 0; i < ar.Length; i++)
        {
            if (ar[i] == 0);
        }

        sw.Stop();

sw.ElapsedMilliseconds: ~3520мс

Win8x64, VS12, .NET4.5, выпуск сборки, "Оптимизация кода" включена.

Насколько я знаю, второй подход должен быть быстрее из-за оптимизации проверки границ массива. Я что-то пропустил?

Источник

4 ответа

Решение

Я также использую Win8 x64, .NET 4.5, Release build вне отладчика (это важно); Я получил:

0: 813ms vs 421ms
1: 439ms vs 420ms
2: 440ms vs 420ms
3: 431ms vs 429ms
4: 433ms vs 427ms
5: 424ms vs 437ms
6: 427ms vs 434ms
7: 430ms vs 432ms
8: 432ms vs 435ms
9: 430ms vs 430ms
10: 427ms vs 418ms
11: 422ms vs 421ms
12: 434ms vs 420ms
13: 439ms vs 425ms
14: 426ms vs 429ms
15: 426ms vs 426ms
16: 417ms vs 432ms
17: 442ms vs 425ms
18: 420ms vs 429ms
19: 420ms vs 422ms

Первый платит JIT / стоимость "слияния", но в целом она примерно одинакова (некоторые в каждом столбце выглядят быстрее, но в целом не о чем говорить).

using System;
using System.Diagnostics;
static class Program
{
    static void Main()
    {
        var ar = new int[500000000];

        for (int j = 0; j < 20; j++)
        {
            var sw = Stopwatch.StartNew();
            var length = ar.Length;
            for (var i = 0; i < length; i++)
            {
                if (ar[i] == 0) ;
            }

            sw.Stop();
            long hoisted = sw.ElapsedMilliseconds;

            sw = Stopwatch.StartNew();
            for (var i = 0; i < ar.Length; i++)
            {
                if (ar[i] == 0) ;
            }
            sw.Stop();
            long direct = sw.ElapsedMilliseconds;

            Console.WriteLine("{0}: {1}ms vs {2}ms", j, hoisted, direct);
        }
    }
}
Источник

Я исследовал это еще немного и обнаружил, что действительно трудно сделать тест, который фактически показывает эффект оптимизации исключения проверки границ.

Сначала некоторые проблемы со старым тестом:

  • Разборка показала, что JIT-компилятор смог оптимизировать и первую версию. Это было для меня неожиданностью, но разборка не лжет. Это, конечно, полностью противоречит цели этого теста. Исправлено: взять длину в качестве аргумента функции.
  • Массив слишком большой, что означает отсутствие кеша, что добавляет много шума нашему сигналу. Исправлено: использовать короткий массив, но повторять его несколько раз.

Но теперь настоящая проблема: он делает что-то слишком умное. Во внутреннем цикле нет проверки границ массива, даже если длина цикла определяется аргументом функции. Сгенерированный код отличается, но внутренний цикл по сути тот же. Не полностью (разные регистры и т. Д.), Но по той же схеме:

_loop: mov eax, [somewhere + index]
       add index, 4
       cmp index, end
       jl _loop

Нет существенной разницы во времени выполнения, потому что нет существенной разницы в той части сгенерированного кода, которая наиболее важна.

Источник

Я думаю, что ответ заключается в том, что сборщик мусора работает и меняет время.

Отказ от ответственности: я не могу увидеть весь контекст кода OP, потому что вы не опубликовали скомпилированный пример; Я предполагаю, что вы перераспределяете массив, а не используете его повторно. Если нет, то это не правильный ответ!

Рассмотрим этот код:

using System;
using System.Diagnostics;

namespace Demo
{
    internal class Program
    {
        private static void Main(string[] args)
        {
            var ar = new int[500000000];
            test1(ar);
            //ar = new int[500000000]; // Uncomment this line.
            test2(ar);
        }

        private static void test1(int[] ar)
        {
            var sw = new Stopwatch();
            sw.Start();

            var length = ar.Length;
            for (var i = 0; i < length; i++)
            {
                if (ar[i] == 0);
            }

            sw.Stop();                
            Console.WriteLine("test1 took " + sw.Elapsed);
        }

        private static void test2(int[] ar)
        {
            var sw = new Stopwatch();
            sw.Start();

            for (var i = 0; i < ar.Length; i++)
            {
                if (ar[i] == 0);
            }

            sw.Stop();
            Console.WriteLine("test2 took " + sw.Elapsed);
        }
    }
}

В моей системе это печатает:

test1 took 00:00:00.6643788
test2 took 00:00:00.3516378

Если я раскомментирую строку, отмеченную // Uncomment this line. тогда сроки изменяются на:

test1 took 00:00:00.6615819
test2 took 00:00:00.6806489

Это из-за того, что GC собирает предыдущий массив.

[EDIT] Чтобы избежать затрат на запуск JIT, я поместил весь тест в цикл:

for (int i = 0; i < 8; ++i)
{
    test1(ar);
    ar = new int[500000000]; // Uncomment this line.
    test2(ar);
}

И тогда мои результаты с выделением второго массива закомментированы так:

test1 took 00:00:00.6437912
test2 took 00:00:00.3534027
test1 took 00:00:00.3401437
test2 took 00:00:00.3486296
test1 took 00:00:00.3470775
test2 took 00:00:00.3675475
test1 took 00:00:00.3501221
test2 took 00:00:00.3549338
test1 took 00:00:00.3427057
test2 took 00:00:00.3574063
test1 took 00:00:00.3566458
test2 took 00:00:00.3462722
test1 took 00:00:00.3430952
test2 took 00:00:00.3464017
test1 took 00:00:00.3449196
test2 took 00:00:00.3438316

И с включенным выделением второго массива:

test1 took 00:00:00.6572665
test2 took 00:00:00.6565778
test1 took 00:00:00.3576911
test2 took 00:00:00.6910897
test1 took 00:00:00.3464013
test2 took 00:00:00.6638542
test1 took 00:00:00.3548638
test2 took 00:00:00.6897472
test1 took 00:00:00.4464020
test2 took 00:00:00.7739877
test1 took 00:00:00.3835624
test2 took 00:00:00.8432918
test1 took 00:00:00.3496910
test2 took 00:00:00.6471341
test1 took 00:00:00.3486505
test2 took 00:00:00.6527160

Обратите внимание, что test2 постоянно занимает больше времени из-за GC.

К сожалению, GC делает результаты расчета времени бессмысленными.

Например, если я изменю код теста на этот:

for (int i = 0; i < 8; ++i)
{
    var ar = new int[500000000];
    GC.Collect();
    test1(ar);
    //ar = new int[500000000]; // Uncomment this line.
    test2(ar);
}

С закомментированной строкой я получаю:

test1 took 00:00:00.6354278
test2 took 00:00:00.3464486
test1 took 00:00:00.6672933
test2 took 00:00:00.3413958
test1 took 00:00:00.6724916
test2 took 00:00:00.3530412
test1 took 00:00:00.6606178
test2 took 00:00:00.3413083
test1 took 00:00:00.6439316
test2 took 00:00:00.3404499
test1 took 00:00:00.6559153
test2 took 00:00:00.3413563
test1 took 00:00:00.6955377
test2 took 00:00:00.3364670
test1 took 00:00:00.6580798
test2 took 00:00:00.3378203

И это без комментариев:

test1 took 00:00:00.6340203
test2 took 00:00:00.6276153
test1 took 00:00:00.6813719
test2 took 00:00:00.6264782
test1 took 00:00:00.6927222
test2 took 00:00:00.6269447
test1 took 00:00:00.7010559
test2 took 00:00:00.6262000
test1 took 00:00:00.6975080
test2 took 00:00:00.6457846
test1 took 00:00:00.6796235
test2 took 00:00:00.6341214
test1 took 00:00:00.6823508
test2 took 00:00:00.6455403
test1 took 00:00:00.6856985
test2 took 00:00:00.6430923

Я думаю, что мораль этого теста такова: сборщик мусора для этого конкретного теста является настолько большим по сравнению с остальным кодом, что он полностью искажает результаты синхронизации, и им нельзя доверять, чтобы что-то значить.

Источник

Вы называете свойство на втором, так что это будет медленнее ar.Length

Источник
Другие вопросы по тегам