草庐IT

c# - 什么是C#中最有效的循环

coder 2023-07-11 原文

尽管在C#中,对象的各项不同,但有多种方法可以完成相同的简单循环。

这使我想知道是否有性能或易用性,以及其他方面的原因。还是只是出于个人喜好。

拿一个简单的物体

var myList = List<MyObject>; 

假设对象已填充,并且我们要遍历所有项目。

方法1
foreach(var item in myList) 
{
   //Do stuff
}

方法2
myList.Foreach(ml => 
{
   //Do stuff
});

方法3
while (myList.MoveNext()) 
{
  //Do stuff
}

方法4
for (int i = 0; i < myList.Count; i++)
{
  //Do stuff   
}

我想知道的是,每一个都编译成同一件事吗?使用一个相对于另一个有明显的性能优势吗?

还是只是在编码时根据个人喜好?

我错过了吗?

最佳答案

大多数情况下,答案是,这无关紧要。 循环中的项目数(甚至可能认为是“大量”的项目,例如成千上万)不会对代码产生影响。
当然,如果您确定这是您遇到的瓶颈,请务必解决它,但是您必须首先确定瓶颈。
也就是说,每种方法都需要考虑很多因素,我将在此处概述。
让我们先定义一些事情:

  • 所有测试均在32位处理器的.NET 4.0上运行。
  • 我机器上的
  • TimeSpan.TicksPerSecond = 10,000,000
  • 所有测试均在单独的单元测试 session 中进行,而不是在同一 session 中进行(以免干扰垃圾收集等)。

  • 这是每个测试所需的一些帮助程序:MyObject类:
    public class MyObject
    {
        public int IntValue { get; set; }
        public double DoubleValue { get; set; }
    }
    
    一种创建任意长度List<T>实例的 MyClass 的方法:
    public static List<MyObject> CreateList(int items)
    {
        // Validate parmaeters.
        if (items < 0) 
            throw new ArgumentOutOfRangeException("items", items, 
                "The items parameter must be a non-negative value.");
    
        // Return the items in a list.
        return Enumerable.Range(0, items).
            Select(i => new MyObject { IntValue = i, DoubleValue = i }).
            ToList();
    }
    
    为列表中的每个项目执行的操作(由于方法2使用了委托(delegate),因此需要调用某种方法来衡量影响),这是必需的:
    public static void MyObjectAction(MyObject obj, TextWriter writer)
    {
        // Validate parameters.
        Debug.Assert(obj != null);
        Debug.Assert(writer != null);
    
        // Write.
        writer.WriteLine("MyObject.IntValue: {0}, MyObject.DoubleValue: {1}", 
            obj.IntValue, obj.DoubleValue);
    }
    
    创建 TextWriter 并将其写入null Stream (基本上是数据接收器)的方法:
    public static TextWriter CreateNullTextWriter()
    {
        // Create a stream writer off a null stream.
        return new StreamWriter(Stream.Null);
    }
    
    让我们将项目数固定为一百万(1,000,000,应该足够高以强制执行,通常它们对性能的影响大致相同):
    // The number of items to test.
    public const int ItemsToTest = 1000000;
    
    让我们进入方法:
    方法1:foreach如下代码:
    foreach(var item in myList) 
    {
       //Do stuff
    }
    
    编译为以下内容:
    using (var enumerable = myList.GetEnumerable())
    while (enumerable.MoveNext())
    {
        var item = enumerable.Current;
    
        // Do stuff.
    }
    
    那里有很多事情要做。您具有方法调用(并且它可能针对IEnumerator<T>IEnumerator接口(interface),也可能不针对,因为在这种情况下编译器会遵循鸭式输入法),并且// Do stuff会被提升到while结构中。
    这是衡量性能的测试:
    [TestMethod]
    public void TestForEachKeyword()
    {
        // Create the list.
        List<MyObject> list = CreateList(ItemsToTest);
    
        // Create the writer.
        using (TextWriter writer = CreateNullTextWriter())
        {
            // Create the stopwatch.
            Stopwatch s = Stopwatch.StartNew();
    
            // Cycle through the items.
            foreach (var item in list)
            {
                // Write the values.
                MyObjectAction(item, writer);
            }
    
            // Write out the number of ticks.
            Debug.WriteLine("Foreach loop ticks: {0}", s.ElapsedTicks);
        }
    }
    
    输出:

    Foreach loop ticks: 3210872841


    方法2:.ForEach上的List<T>方法.ForEachList<T>方法的代码如下所示:
    public void ForEach(Action<T> action)
    {
        // Error handling omitted
    
        // Cycle through the items, perform action.
        for (int index = 0; index < Count; ++index)
        {
            // Perform action.
            action(this[index]);
        }
    }
    
    请注意,这在功能上等同于方法4,但有一个异常(exception),将提升到for循环中的代码作为委托(delegate)传递。这需要取消引用才能获取需要执行的代码。虽然从.NET 3.0开始改进了代理的性能,但存在开销。
    但是,它可以忽略不计。测试性能的测试:
    [TestMethod]
    public void TestForEachMethod()
    {
        // Create the list.
        List<MyObject> list = CreateList(ItemsToTest);
    
        // Create the writer.
        using (TextWriter writer = CreateNullTextWriter())
        {
            // Create the stopwatch.
            Stopwatch s = Stopwatch.StartNew();
    
            // Cycle through the items.
            list.ForEach(i => MyObjectAction(i, writer));
    
            // Write out the number of ticks.
            Debug.WriteLine("ForEach method ticks: {0}", s.ElapsedTicks);
        }
    }
    
    输出:

    ForEach method ticks: 3135132204


    这实际上比使用foreach循环快约7.5秒。考虑到它使用直接数组访问而不是 IEnumerable<T> ,这并不完全令人惊讶。
    但是请记住,这相当于每个保存项目0.0000075740637秒。对于少量物品,这是不值得的。
    方法3:while (myList.MoveNext())如方法1所示,这正是编译器的工作(添加了using语句,这是一种好习惯)。通过自己展开编译器否则会生成的代码,您在这里没有获得任何好处。
    对于踢球,我们还是要这样做:
    [TestMethod]
    public void TestEnumerator()
    {
        // Create the list.
        List<MyObject> list = CreateList(ItemsToTest);
    
        // Create the writer.
        using (TextWriter writer = CreateNullTextWriter())
        // Get the enumerator.
        using (IEnumerator<MyObject> enumerator = list.GetEnumerator())
        {
            // Create the stopwatch.
            Stopwatch s = Stopwatch.StartNew();
    
            // Cycle through the items.
            while (enumerator.MoveNext())
            {
                // Write.
                MyObjectAction(enumerator.Current, writer);
            }
    
            // Write out the number of ticks.
            Debug.WriteLine("Enumerator loop ticks: {0}", s.ElapsedTicks);
        }
    }
    
    输出:

    Enumerator loop ticks: 3241289895


    方法4:for在这种特殊情况下,您将获得一定的速度,因为列表索引器直接进入底层数组以执行查找(这是一个实现细节,顺便说一句,没什么可说它不可能是树结构)备份List<T>)。
    [TestMethod]
    public void TestListIndexer()
    {
        // Create the list.
        List<MyObject> list = CreateList(ItemsToTest);
    
        // Create the writer.
        using (TextWriter writer = CreateNullTextWriter())
        {
            // Create the stopwatch.
            Stopwatch s = Stopwatch.StartNew();
    
            // Cycle by index.
            for (int i = 0; i < list.Count; ++i)
            {
                // Get the item.
                MyObject item = list[i];
    
                // Perform the action.
                MyObjectAction(item, writer);
            }
    
            // Write out the number of ticks.
            Debug.WriteLine("List indexer loop ticks: {0}", s.ElapsedTicks);
        }
    }
    
    输出:

    List indexer loop ticks: 3039649305


    但是,可以改变的地方是数组。编译器可以解开数组,以一次处理多个项目。
    编译器可以将其展开为十项循环中的两项的五次迭代,而不必在十项循环中对一项进行十次迭代。
    但是,我并不肯定这确实在发生(我必须查看IL和编译后的IL的输出)。
    这是测试:
    [TestMethod]
    public void TestArray()
    {
        // Create the list.
        MyObject[] array = CreateList(ItemsToTest).ToArray();
    
        // Create the writer.
        using (TextWriter writer = CreateNullTextWriter())
        {
            // Create the stopwatch.
            Stopwatch s = Stopwatch.StartNew();
    
            // Cycle by index.
            for (int i = 0; i < array.Length; ++i)
            {
                // Get the item.
                MyObject item = array[i];
    
                // Perform the action.
                MyObjectAction(item, writer);
            }
    
            // Write out the number of ticks.
            Debug.WriteLine("Enumerator loop ticks: {0}", s.ElapsedTicks);
        }
    }
    
    输出:

    Array loop ticks: 3102911316


    应该注意的是,Resharper开箱即用,提供了一个建议,其中包含将上述for语句更改为foreach语句的重构。这并不是说这是正确的,而是其基础是减少代码中的技术债务。

    TL; DR
    除非您的情况下的测试表明您存在真正的瓶颈(并且您必须拥有大量项目才能产生影响),否则您实际上不必担心这些事情的性能。
    通常,您应该选择最可维护的方法,在这种情况下,方法1(foreach)是可行的方法。

    关于c# - 什么是C#中最有效的循环,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/15247247/

    有关c# - 什么是C#中最有效的循环的更多相关文章

    1. ruby - 为什么我可以在 Ruby 中使用 Object#send 访问私有(private)/ protected 方法? - 2

      类classAprivatedeffooputs:fooendpublicdefbarputs:barendprivatedefzimputs:zimendprotecteddefdibputs:dibendendA的实例a=A.new测试a.foorescueputs:faila.barrescueputs:faila.zimrescueputs:faila.dibrescueputs:faila.gazrescueputs:fail测试输出failbarfailfailfail.发送测试[:foo,:bar,:zim,:dib,:gaz].each{|m|a.send(m)resc

    2. ruby-on-rails - Rails - 子类化模型的设计模式是什么? - 2

      我有一个模型:classItem项目有一个属性“商店”基于存储的值,我希望Item对象对特定方法具有不同的行为。Rails中是否有针对此的通用设计模式?如果方法中没有大的if-else语句,这是如何干净利落地完成的? 最佳答案 通常通过Single-TableInheritance. 关于ruby-on-rails-Rails-子类化模型的设计模式是什么?,我们在StackOverflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.co

    3. ruby - 树顶语法无限循环 - 2

      我脑子里浮现出一些关于一种新编程语言的想法,所以我想我会尝试实现它。一位friend建议我尝试使用Treetop(Rubygem)来创建一个解析器。Treetop的文档很少,我以前从未做过这种事情。我的解析器表现得好像有一个无限循环,但没有堆栈跟踪;事实证明很难追踪到。有人可以指出入门级解析/AST指南的方向吗?我真的需要一些列出规则、常见用法等的东西来使用像Treetop这样的工具。我的语法分析器在GitHub上,以防有人希望帮助我改进它。class{initialize=lambda(name){receiver.name=name}greet=lambda{IO.puts("He

    4. ruby-on-rails - 在 Ruby 中循环遍历多个数组 - 2

      我有多个ActiveRecord子类Item的实例数组,我需要根据最早的事件循环打印。在这种情况下,我需要打印付款和维护日期,如下所示:ItemAmaintenancerequiredin5daysItemBpaymentrequiredin6daysItemApaymentrequiredin7daysItemBmaintenancerequiredin8days我目前有两个查询,用于查找maintenance和payment项目(非排他性查询),并输出如下内容:paymentrequiredin...maintenancerequiredin...有什么方法可以改善上述(丑陋的)代

    5. ruby - 什么是填充的 Base64 编码字符串以及如何在 ruby​​ 中生成它们? - 2

      我正在使用的第三方API的文档状态:"[O]urAPIonlyacceptspaddedBase64encodedstrings."什么是“填充的Base64编码字符串”以及如何在Ruby中生成它们。下面的代码是我第一次尝试创建转换为Base64的JSON格式数据。xa=Base64.encode64(a.to_json) 最佳答案 他们说的padding其实就是Base64本身的一部分。它是末尾的“=”和“==”。Base64将3个字节的数据包编码为4个编码字符。所以如果你的输入数据有长度n和n%3=1=>"=="末尾用于填充n%

    6. ruby - 解析 RDFa、微数据等的最佳方式是什么,使用统一的模式/词汇(例如 schema.org)存储和显示信息 - 2

      我主要使用Ruby来执行此操作,但到目前为止我的攻击计划如下:使用gemsrdf、rdf-rdfa和rdf-microdata或mida来解析给定任何URI的数据。我认为最好映射到像schema.org这样的统一模式,例如使用这个yaml文件,它试图描述数据词汇表和opengraph到schema.org之间的转换:#SchemaXtoschema.orgconversion#data-vocabularyDV:name:namestreet-address:streetAddressregion:addressRegionlocality:addressLocalityphoto:i

    7. ruby - 为什么 4.1%2 使用 Ruby 返回 0.0999999999999996?但是 4.2%2==0.2 - 2

      为什么4.1%2返回0.0999999999999996?但是4.2%2==0.2。 最佳答案 参见此处:WhatEveryProgrammerShouldKnowAboutFloating-PointArithmetic实数是无限的。计算机使用的位数有限(今天是32位、64位)。因此计算机进行的浮点运算不能代表所有的实数。0.1是这些数字之一。请注意,这不是与Ruby相关的问题,而是与所有编程语言相关的问题,因为它来自计算机表示实数的方式。 关于ruby-为什么4.1%2使用Ruby返

    8. ruby - ruby 中的 TOPLEVEL_BINDING 是什么? - 2

      它不等于主线程的binding,这个toplevel作用域是什么?此作用域与主线程中的binding有何不同?>ruby-e'putsTOPLEVEL_BINDING===binding'false 最佳答案 事实是,TOPLEVEL_BINDING始终引用Binding的预定义全局实例,而Kernel#binding创建的新实例>Binding每次封装当前执行上下文。在顶层,它们都包含相同的绑定(bind),但它们不是同一个对象,您无法使用==或===测试它们的绑定(bind)相等性。putsTOPLEVEL_BINDINGput

    9. ruby - Infinity 和 NaN 的类型是什么? - 2

      我可以得到Infinity和NaNn=9.0/0#=>Infinityn.class#=>Floatm=0/0.0#=>NaNm.class#=>Float但是当我想直接访问Infinity或NaN时:Infinity#=>uninitializedconstantInfinity(NameError)NaN#=>uninitializedconstantNaN(NameError)什么是Infinity和NaN?它们是对象、关键字还是其他东西? 最佳答案 您看到打印为Infinity和NaN的只是Float类的两个特殊实例的字符串

    10. ruby-on-rails - 如果 Object::try 被发送到一个 nil 对象,为什么它会起作用? - 2

      如果您尝试在Ruby中的nil对象上调用方法,则会出现NoMethodError异常并显示消息:"undefinedmethod‘...’fornil:NilClass"然而,有一个tryRails中的方法,如果它被发送到一个nil对象,它只返回nil:require'rubygems'require'active_support/all'nil.try(:nonexisting_method)#noNoMethodErrorexceptionanymore那么try如何在内部工作以防止该异常? 最佳答案 像Ruby中的所有其他对象

    随机推荐