c# - 奇怪的表现行为

coder 2024-05-21 原文

所以我有这 2 个方法，假设将 1000 项长整数数组乘以 2。第一种方法:

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

第二种方法:

[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];
}

请注意，我仅将此代码用于性能研究，这就是它看起来如此恶心的原因。

令人惊讶的结果是 Power 比 PowerNoLoop 快了将近 50%，尽管我已经检查了两者的反编译 IL 源它们和 for 循环的内容与 PowerNoLoop 中的每一行完全相同。怎么可能？

最佳答案

我机器上的样本测量，运行测试 10 次，PowerNoLoop 是第一个:

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，大约慢了 50%。值得注意的是第一次通过测试时的抖动开销，显然它会消耗更多的核心来尝试编译这个巨大的方法。请记住，当您不禁用优化器时，测量结果会大不相同，无循环版本会慢 800%。

始终寻找解释的第一个地方是生成的机器代码，您可以通过“调试”>“Windows”>“反汇编”查看它。主要的麻烦点是 PowerNoLoop() 方法的序言。在 x86 代码中看起来像这样:

067E0048  push        ebp                       ; setup stack frame
067E0049  mov         ebp,esp  
067E004B  push        edi                       ; preserve registers
067E004C  push        esi  
067E004D  sub         esp,0FA8h                 ; stack frame size = 4008 bytes  
067E0053  mov         esi,ecx  
067E0055  lea         edi,[ebp-0ACCh]           ; temp2 variables
067E005B  mov         ecx,2B1h                  ; initialize 2756 bytes
067E0060  xor         eax,eax                   ; set them to 0
067E0062  rep stos    dword ptr es:[edi]

请注意非常大的堆栈大小，4008 字节。对于只有一个局部变量的方法来说太多了，它应该只需要 8 个字节。多出来的4000个是临时变量，我把它们命名为temp2。它们被 rep stos 指令初始化为 0，这需要一段时间。我无法解释 2756。

在未优化的代码中，单独添加是一件非常乏味的事情。我将为您节省机器代码转储，并用等效的 C# 代码编写它:

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，一千遍。 temp2 变量是麻烦制造者，每个单独的语句都有一个。因此堆栈帧大小增加了 4000 字节。如果有人猜出 2756，那么我很乐意在评论中听到它。

在方法开始运行之前必须将它们全部设置为 0，这大致是产生 50% 减速的原因。可能还有一些指令获取和解码开销，它不能轻易地从测量中分离出来。

同样值得注意的是，当您删除 [MethodImpl] 属性并允许优化器完成其工作时，它们不会被消除。该方法实际上根本没有优化，肯定是因为它不想处理这么大的代码块。

您应该得出的结论是，始终让抖动优化器为您展开循环。它知道得更多。

关于c# - 奇怪的表现行为，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/32071087/

c#奇怪 code 00 arr performance cil

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