为什么String.Contains不直接调用最终的重载？

Question

该String.Contains方法内部应该是这样

public bool Contains(string value)
{
   return this.IndexOf(value, StringComparison.Ordinal) >= 0;
}

IndexOf调用的重载看起来像这样

public int IndexOf(string value, StringComparison comparisonType)
{
   return this.IndexOf(value, 0, this.Length, comparisonType);
}

这里再次调用最终重载,然后CompareInfo.IndexOf使用签名调用相关方法

public int IndexOf(string value, int startIndex, int count, StringComparison comparisonType)

因此,调用最终的重载将是最快的(尽管在大多数情况下可以被认为是微优化).

我可能会遗漏一些明显的东西,但为什么该Contains方法不会直接调用最终的重载,因为在中间调用中没有进行其他工作,并且在两个阶段都可以获得相同的信息？

唯一的好处是,如果最终过载的签名发生变化,只需要进行一次更改(中间方法的更改),或者设计是否还有更多？

从评论中编辑(有关速度差异说明,请参阅更新2)

为了澄清的性能差异我得到的情况下,我犯了一个错误的地方:我跑这个基准测试(循环5次,以避免抖动偏差),并使用该扩展方法来比较的String.Contains方法

public static bool QuickContains(this string input, string value)
{
   return input.IndexOf(value, 0, input.Length, StringComparison.OrdinalIgnoreCase) >= 0;
}

循环看起来像这样

for (int i = 0; i < 1000000; i++)
{
   bool containsStringRegEx = testString.QuickContains("STRING");
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("QuickContains: " + sw.ElapsedMilliseconds);

在基准测试中,QuickContains似乎比String.Contains我的机器快50%.

更新2(性能差异解释)

我在基准测试中发现了一些不公平的东西,这解释了很多.基准测试本身用于测量不区分大小写的字符串,但由于String.Contains只能执行区分大小写的搜索,ToUpper因此包含了该方法.这会使结果产生偏差,而不是最终输出,但至少String.Contains在非区分大小写的搜索中仅衡量性能.

所以现在,如果我使用这种扩展方法

public static bool QuickContains(this string input, string value)
{
   return input.IndexOf(value, 0, input.Length, StringComparison.Ordinal) >= 0;
}

使用StringComparison.Ordinal在2超载IndexOf呼叫和除去ToUpper,该QuickContains方法实际上变成最慢.IndexOf并且Contains在性能方面几乎相当.很明显,这就是ToUpper为什么在Contains和之间出现这种差异的结果IndexOf.

不确定为什么QuickContains扩展方法变得最慢.(可能与Contains具有[__DynamicallyInvokable, TargetedPatchingOptOut("Performance critical to inline across NGen image boundaries")]属性的事实相关？).

问题仍然存在,为什么不直接调用4重载方法,但似乎性能不受影响(如评论中Adrian和delnan在评论中指出的那样).

Answer 1

从我看过汇编以来已经有一段时间了(几年),我对MSIL和JIT几乎一无所知,所以这将是一个很好的练习 - 无法抗拒,所以这里只是一些,可能是多余的经验数据.IndexOf重载是否内联？

这是一个很小的控制台应用程序:

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        "hello".Contains("hell");
    }
}

JIT在优化的Release版本中生成,Any CPU,以32位运行.我缩短了地址,删除了一些不相关的行:

--- ...\Program.cs 
            "hello".Contains("hell");
[snip]
17  mov         ecx,dword ptr ds:[0320219Ch] ; pointer to "hello"
1d  mov         edx,dword ptr ds:[032021A0h] ; pointer to "hell"
23  cmp         dword ptr [ecx],ecx 
25  call        680A6A6C                     ; String.Contains()
[snip]

将call在0x00000025放在这里:

String.Contains

00  push        0                 ; startIndex = 0
02  push        dword ptr [ecx+4] ; count = this.Length (second DWORD of String)
05  push        4                 ; comparisonType = StringComparison.Ordinal
07  call        FF9655A4          ; String.IndexOf()
0c  test        eax,eax 
0e  setge       al                ; if (... >= 0)
11  movzx       eax,al 
14  ret 

果然,它似乎直接调用String.IndexOf了四个参数的最终重载:三个pushed; 一个在edx(value:"地狱"); this("你好")in ecx.要确认,这是callat 0x00000005的位置:

00  push        ebp 
01  mov         ebp,esp 
03  push        edi 
04  push        esi 
05  push        ebx 
06  mov         esi,ecx                  ; this ("hello")
08  mov         edi,edx                  ; value ("hell")
0a  mov         ebx,dword ptr [ebp+10h] 
0d  test        edi,edi                  ; if (value == null)
0f  je          00A374D0 
15  test        ebx,ebx                  ; if (startIndex < 0)
17  jl          00A374FB 
1d  cmp         dword ptr [esi+4],ebx    ; if (startIndex > this.Length)
20  jl          00A374FB 
26  cmp         dword ptr [ebp+0Ch],0    ; if (count < 0)
2a  jl          00A3753F 
[snip]

......这将是以下的主体:

public int IndexOf(string value, 
                   int startIndex, 
                   int count, 
                   StringComparison comparisonType)
{
  if (value == null)
    throw new ArgumentNullException("value");
  if (startIndex < 0 || startIndex > this.Length)
    throw new ArgumentOutOfRangeException("startIndex",
             Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_Index"));
  if (count < 0 || startIndex > this.Length - count)
    throw new ArgumentOutOfRangeException("count",
             Environment.GetResourceString("ArgumentOutOfRange_Count"));
  ...
}