为什么投射数组(向量)如此之慢？

Question

我的印象是在.NET中(非转换)非常便宜且快速.但是,这似乎不是阵列的情况.我想在这里做一个非常简单的演员,拿一个T1 []并演员为T2 [].其中T1:T2.

有3种方法可以做到这一点,我称之为以下::

DropCasting: T2[] array2 = array;
CastClass: (T2[])array;
IsInst: array as T2[]; 

我创建了这样做的方法,不幸的是,C#似乎创建了一些相当奇怪的代码,具体取决于它是否是通用的.(如果它的通用DropCasting使用了castclass运算符.在两种情况下,当T1:T2时拒绝发出'as'运算符.

无论如何,我写了一些动态方法,我测试了一些令人惊讶的结果(string [] => object []):

DropCast :    223ms
IsInst   :   3648ms
CastClass:   3732ms

垂直投射比任何一个投射操作员快约18倍.为什么阵列的播放速度如此之慢？对于像string => object这样的普通对象,差异要小得多.

DropCast :    386ms
IsInst   :    611ms
CastClass:    519ms

基准代码如下:

class Program
{
    static readonly String[] strings = Enumerable.Range(0, 10).Select(x => x.ToString()).ToArray();

    static Func<string[], object[]> Dropcast = new Func<Func<string[], object[]>>(
        () =>
        {
            var method = new DynamicMethod("DropCast", typeof(object[]), new[] { typeof(object), typeof(string[]) },true);
            var ilgen = method.GetILGenerator();
            ilgen.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
            ilgen.Emit(OpCodes.Ret);
            return method.CreateDelegate(typeof(Func<string[], object[]>)) as Func<string[], object[]>;
        })();
    static Func<string[], object[]> CastClass = new Func<Func<string[], object[]>>(
        () =>
        {
            var method = new DynamicMethod("CastClass", typeof(object[]), new[] { typeof(object), typeof(string[]) },true);
            var ilgen = method.GetILGenerator();
            ilgen.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
            ilgen.Emit(OpCodes.Castclass, typeof(object[]));
            ilgen.Emit(OpCodes.Ret);
            return method.CreateDelegate(typeof(Func<string[], object[]>)) as Func<string[], object[]>;
        })();

    static Func<string[], object[]> IsInst = new Func<Func<string[], object[]>>(
        () =>
        {
            var method = new DynamicMethod("IsInst", typeof(object[]), new[] { typeof(object), typeof(string[]) },true);
            var ilgen = method.GetILGenerator();
            ilgen.Emit(OpCodes.Ldarg_1);
            ilgen.Emit(OpCodes.Isinst, typeof(object[]));
            ilgen.Emit(OpCodes.Ret);
            return method.CreateDelegate(typeof(Func<string[], object[]>)) as Func<string[], object[]>;
        })();

    static Func<string[], object[]>[] Tests = new Func<string[], object[]>[]{
        Dropcast,
        IsInst,
        CastClass
    };
    static void Main(string[] args)
    {
        int maxMethodLength = Tests.Select(x => GetMethodName(x.Method).Length).Max();
        RunTests(1, false, maxMethodLength);
        RunTests(100000000, true, maxMethodLength);
    }

    static string GetMethodName(MethodInfo method)
    {
        return method.IsGenericMethod ?
        string.Format(@"{0}<{1}>", method.Name, string.Join<Type>(",", method.GetGenericArguments())) : method.Name;
    }

    static void RunTests(int count, bool displayResults, int maxLength)
    {
        foreach (var action in Tests)
        {
            Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                action(strings);
            }
            sw.Stop();
            if (displayResults)
            {
                Console.WriteLine("{0}: {1}ms", GetMethodName(action.Method).PadRight(maxLength),
                ((int)sw.ElapsedMilliseconds).ToString().PadLeft(6));
            }
            GC.Collect();
            GC.WaitForPendingFinalizers();
            GC.Collect();
        }
    }
}

编辑之前任何人都要求int [] - > uint []这样的事情,其中​​clr规范应该在没有转换的情况下进行转换.

Answer 1

因为你正在投射数组。

这 3 个 IL 代码片段的区别在于，后两个片段添加了 IsInst 和 CastClass 操作。对这些类型知之甚少，因此 CLR 必须检查它是否是有效的操作。这需要时间。

CastClass 和 IsInst 之间的细微差别可以通过以下事实来解释：CastClass 首先执行 null 检查，如果参数为 null，则立即成功。

我怀疑速度减慢是因为您在数组之间进行转换。可能需要做更多的工作来确保数组转换有效。可能需要查看每个元素以查看它是否可以转换为目标元素类型。所以我猜测，JIT 不是在“内联”机器代码中完成所有这些操作，而是发出对验证函数的调用。

事实上，如果您运行性能分析，您会发现确实发生了这种情况。几乎 90% 的时间都花费在名为“JIT_ChkCastArray”的函数中。