Я читаю везде, что тернарный оператор должен быть быстрее, или, по крайней мере, его эквивалент если
-еще
заблокировать.
Однако, я сделал следующую проверку и выяснили, что это'ы не так:
Random r = new Random();
int[] array = new int[20000000];
for(int i = 0; i < array.Length; i++)
{
array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
}
Array.Sort(array);
long value = 0;
DateTime begin = DateTime.UtcNow;
foreach (int i in array)
{
if (i > 0)
{
value += 2;
}
else
{
value += 3;
}
// if-else block above takes on average 85 ms
// OR I can use a ternary operator:
// value += i > 0 ? 2 : 3; // takes 157 ms
}
DateTime end = DateTime.UtcNow;
MessageBox.Show("Measured time: " + (end-begin).TotalMilliseconds + " ms.\r\nResult = " + value.ToString());
Мой компьютер взял 85 мс для выполнения кода выше. Но если я закомментируйте если
-еще
кусок, и раскомментируйте тернарный оператор, это займет около 157 МС.
Почему это происходит?
Чтобы ответить на этот вопрос, мы'МР изучить ассемблерный код, произведенный x86 и x64 JITs для каждого из этих случаев.
32: foreach (int i in array)
0000007c 33 D2 xor edx,edx
0000007e 83 7E 04 00 cmp dword ptr [esi+4],0
00000082 7E 1C jle 000000A0
00000084 8B 44 96 08 mov eax,dword ptr [esi+edx*4+8]
33: {
34: if (i > 0)
00000088 85 C0 test eax,eax
0000008a 7E 08 jle 00000094
35: {
36: value += 2;
0000008c 83 C3 02 add ebx,2
0000008f 83 D7 00 adc edi,0
00000092 EB 06 jmp 0000009A
37: }
38: else
39: {
40: value += 3;
00000094 83 C3 03 add ebx,3
00000097 83 D7 00 adc edi,0
0000009a 42 inc edx
32: foreach (int i in array)
0000009b 39 56 04 cmp dword ptr [esi+4],edx
0000009e 7F E4 jg 00000084
30: for (int x = 0; x < iterations; x++)
000000a0 41 inc ecx
000000a1 3B 4D F0 cmp ecx,dword ptr [ebp-10h]
000000a4 7C D6 jl 0000007C
59: foreach (int i in array)
00000075 33 F6 xor esi,esi
00000077 83 7F 04 00 cmp dword ptr [edi+4],0
0000007b 7E 2D jle 000000AA
0000007d 8B 44 B7 08 mov eax,dword ptr [edi+esi*4+8]
60: {
61: value += i > 0 ? 2 : 3;
00000081 85 C0 test eax,eax
00000083 7F 07 jg 0000008C
00000085 BA 03 00 00 00 mov edx,3
0000008a EB 05 jmp 00000091
0000008c BA 02 00 00 00 mov edx,2
00000091 8B C3 mov eax,ebx
00000093 8B 4D EC mov ecx,dword ptr [ebp-14h]
00000096 8B DA mov ebx,edx
00000098 C1 FB 1F sar ebx,1Fh
0000009b 03 C2 add eax,edx
0000009d 13 CB adc ecx,ebx
0000009f 89 4D EC mov dword ptr [ebp-14h],ecx
000000a2 8B D8 mov ebx,eax
000000a4 46 inc esi
59: foreach (int i in array)
000000a5 39 77 04 cmp dword ptr [edi+4],esi
000000a8 7F D3 jg 0000007D
57: for (int x = 0; x < iterations; x++)
000000aa FF 45 E4 inc dword ptr [ebp-1Ch]
000000ad 8B 45 E4 mov eax,dword ptr [ebp-1Ch]
000000b0 3B 45 F0 cmp eax,dword ptr [ebp-10h]
000000b3 7C C0 jl 00000075
32: foreach (int i in array)
00000059 4C 8B 4F 08 mov r9,qword ptr [rdi+8]
0000005d 0F 1F 00 nop dword ptr [rax]
00000060 45 85 C9 test r9d,r9d
00000063 7E 2B jle 0000000000000090
00000065 33 D2 xor edx,edx
00000067 45 33 C0 xor r8d,r8d
0000006a 4C 8B 57 08 mov r10,qword ptr [rdi+8]
0000006e 66 90 xchg ax,ax
00000070 42 8B 44 07 10 mov eax,dword ptr [rdi+r8+10h]
33: {
34: if (i > 0)
00000075 85 C0 test eax,eax
00000077 7E 07 jle 0000000000000080
35: {
36: value += 2;
00000079 48 83 C5 02 add rbp,2
0000007d EB 05 jmp 0000000000000084
0000007f 90 nop
37: }
38: else
39: {
40: value += 3;
00000080 48 83 C5 03 add rbp,3
00000084 FF C2 inc edx
00000086 49 83 C0 04 add r8,4
32: foreach (int i in array)
0000008a 41 3B D2 cmp edx,r10d
0000008d 7C E1 jl 0000000000000070
0000008f 90 nop
30: for (int x = 0; x < iterations; x++)
00000090 FF C1 inc ecx
00000092 41 3B CC cmp ecx,r12d
00000095 7C C9 jl 0000000000000060
59: foreach (int i in array)
00000044 4C 8B 4F 08 mov r9,qword ptr [rdi+8]
00000048 45 85 C9 test r9d,r9d
0000004b 7E 2F jle 000000000000007C
0000004d 45 33 C0 xor r8d,r8d
00000050 33 D2 xor edx,edx
00000052 4C 8B 57 08 mov r10,qword ptr [rdi+8]
00000056 8B 44 17 10 mov eax,dword ptr [rdi+rdx+10h]
60: {
61: value += i > 0 ? 2 : 3;
0000005a 85 C0 test eax,eax
0000005c 7F 07 jg 0000000000000065
0000005e B8 03 00 00 00 mov eax,3
00000063 EB 05 jmp 000000000000006A
00000065 B8 02 00 00 00 mov eax,2
0000006a 48 63 C0 movsxd rax,eax
0000006d 4C 03 E0 add r12,rax
00000070 41 FF C0 inc r8d
00000073 48 83 C2 04 add rdx,4
59: foreach (int i in array)
00000077 45 3B C2 cmp r8d,r10d
0000007a 7C DA jl 0000000000000056
57: for (int x = 0; x < iterations; x++)
0000007c FF C1 inc ecx
0000007e 3B CD cmp ecx,ebp
00000080 7C C6 jl 0000000000000048
Первый: почему в коде x86 столько медленнее чем х64?
Это обусловлено следующими характеристиками кода:
я
из массива, в то время как для x86 JIT-компилятором места несколько стековых операций (доступ к памяти) в цикле.добавить
следует АЦП
), но только 1 на x64 (добавить
).Второй: почему тернарный оператор медленнее на обоих x86 и x64?
Это связано с тонким различием в порядок операций, влияющих на Джит'с оптимизатором. Для JIT тернарного оператора, а не напрямую кодирование 2
и 3
В добавить
инструкция машины сами, компилятор создает промежуточную переменную (в регистр) для хранения результата. Этот регистр после входа увеличен с 32-бит на 64-бит, прежде чем добавить его в "значение". Поскольку все это выполняется в регистры для 64, несмотря на значительное увеличение сложности для тернарного оператора чистое воздействие несколько сведено к минимуму.
В x86 JIT на другой стороны, это повлияло в большей степени, потому что добавление новых промежуточное значение во внутреннем цикле вызывает его, чтобы "разлива" и другое значение, в результате чего по меньшей мере 2 дополнительный доступ к памяти во внутреннем цикле (см. доступы к `[эбп-14час] в х86 троичного кода).
Изменения: все изменения... см. ниже.
Я могу'т воспроизвести свои результаты в 64-разрядной среде CLR, но я могу на x86. На x64 можно увидеть малые ** разница (менее 10%) между условным оператором и если/еще, но это'ы гораздо меньше, чем вы'вновь увидев.
Я'ве сделал следующие изменения:
Секундомер
Результаты с /платформа:x64
(без "игнор" по линии):
if/else with 1 iterations: 17ms
conditional with 1 iterations: 19ms
if/else with 1000 iterations: 17875ms
conditional with 1000 iterations: 19089ms
Результаты /платформа:x86
(без "игнорировать" по линии):
if/else with 1 iterations: 18ms
conditional with 1 iterations: 49ms
if/else with 1000 iterations: 17901ms
conditional with 1000 iterations: 47710ms
Данные моей системы:
Так что в отличие от предыдущих, я думаю, что вы не видят реальную разницу - и это's все делать с архитектурой x86 JIT-компилятором. Я не'т, как сказать точно, что это вызывает различие - я могу обновлять пост с подробностями, если можно вообще лезть в cordbg :)
Интересно, что без предварительной сортировки массива, я в конечном итоге с анализами, которые занимают около 4,5 х так долго, по крайней мере на x64. Я думаю, что это связано с предсказанием ветвлений.
Код:
using System;
using System.Diagnostics;
class Test
{
static void Main()
{
Random r = new Random(0);
int[] array = new int[20000000];
for(int i = 0; i < array.Length; i++)
{
array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
}
Array.Sort(array);
// JIT everything...
RunIfElse(array, 1);
RunConditional(array, 1);
// Now really time it
RunIfElse(array, 1000);
RunConditional(array, 1000);
}
static void RunIfElse(int[] array, int iterations)
{
long value = 0;
Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
for (int x = 0; x < iterations; x++)
{
foreach (int i in array)
{
if (i > 0)
{
value += 2;
}
else
{
value += 3;
}
}
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("if/else with {0} iterations: {1}ms",
iterations,
sw.ElapsedMilliseconds);
// Just to avoid optimizing everything away
Console.WriteLine("Value (ignore): {0}", value);
}
static void RunConditional(int[] array, int iterations)
{
long value = 0;
Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
for (int x = 0; x < iterations; x++)
{
foreach (int i in array)
{
value += i > 0 ? 2 : 3;
}
}
sw.Stop();
Console.WriteLine("conditional with {0} iterations: {1}ms",
iterations,
sw.ElapsedMilliseconds);
// Just to avoid optimizing everything away
Console.WriteLine("Value (ignore): {0}", value);
}
}
Разница действительно не'т иметь много, чтобы сделать с если/иначе против троичной.
Глядя на откомпилированные по требованию разборки (я выиграл'т repaste здесь, пожалуйста, см. @280Z28'ы ответ), оказывается вы'ре сравнение яблок и апельсинов. В одном случае можно создать две разные операции +=
с постоянными величинами и какой выберешь зависит от состояния, и в другом случае, вы создаете+=
, где в пределах value add зависит от состояния.
Если вы хотите действительно сравнить, если/еще против тройных, это будет более честное сравнение (теперь оба будут одинаково, что "медленно" и, можно сказать, троичный немного быстрее):
int diff;
if (i > 0)
diff = 2;
else
diff = 3;
value += diff;
и
value += i > 0 ? 2 : 3;
Теперь разборки На `если/остальное становится, как показано ниже. Обратите внимание, что это немного хуже, чем в троичной случае, так это отказаться от использования регистров для переменной цикла ("я"), а также.
if (i > 0)
0000009d cmp dword ptr [ebp-20h],0
000000a1 jle 000000AD
{
diff = 2;
000000a3 mov dword ptr [ebp-24h],2
000000aa nop
000000ab jmp 000000B4
}
else
{
diff = 3;
000000ad mov dword ptr [ebp-24h],3
}
value += diff;
000000b4 mov eax,dword ptr [ebp-18h]
000000b7 mov edx,dword ptr [ebp-14h]
000000ba mov ecx,dword ptr [ebp-24h]
000000bd mov ebx,ecx
000000bf sar ebx,1Fh
000000c2 add eax,ecx
000000c4 adc edx,ebx
000000c6 mov dword ptr [ebp-18h],eax
000000c9 mov dword ptr [ebp-14h],edx
000000cc inc dword ptr [ebp-28h]
Редактировать:
Добавлен пример что можно сделать с if-else оператор, а не условный оператор.
Перед ответом, пожалуйста, посмотрите [[что быстрее?]] г-н Липперт's блоге. И я думаю, что г-н ЧНönmez'ы answer является наиболее правильным здесь.
Я'м пытаюсь упомянуть то, что мы должны иметь в виду, с языков программирования высокого уровня.
Во-первых, я'ве никогда не слышал, что условный оператор должен быть быстрее или одинаково по производительности с if-else оператор в C♯.
Причина проста, что если там's нет работы с if-else оператор:
if (i > 0)
{
value += 2;
}
else
{
}
Требование условный оператор там должно быть значение с обеих сторон, и в C♯ она также требует, чтобы обе стороны :
имеет тот же тип. Это просто отличает его от если-else оператор. Таким образом, ваш вопрос становится вопрос о том, как инструкция машинный код генерируется таким образом, что разница в производительности.
С помощью условного оператора, семантически это:
Что выражение вычисляется, там'ы значение.
Но если-то высказывание:
Если выражение вычисляется в true, сделай что-нибудь; если нет, то другое дело.
Значение не обязательно связанные с если-else оператор. Ваше предположение возможно только при оптимизации.
Другой пример, чтобы продемонстрировать разницу между ними будет выглядеть так:
var array1=new[] { 1, 2, 3 };
var array2=new[] { 5, 6, 7 };
if(i>0)
array1[1]=4;
else
array2[2]=4;
приведенный выше код компилируется, однако, заменить если-else оператор с помощью условного оператора только что выиграл'т компиляции:
var array1=new[] { 1, 2, 3 };
var array2=new[] { 5, 6, 7 };
(i>0?array1[1]:array2[2])=4; // incorrect usage
Условный оператор и оператор if-else заявления являются концептуальными то же самое, когда вы делаете то же самое, возможно, даже быстрее с помощью условного оператора В С, поскольку c более ближе к сборке платформы.
Для исходного кода, который вы предоставили, условный оператор используется в цикле foreach-петли, что бы натворить, чтобы увидеть разницу между ними. Поэтому я'м предлагает следующий код:
public static class TestClass {
public static void TestConditionalOperator(int i) {
long value=0;
value+=i>0?2:3;
}
public static void TestIfElse(int i) {
long value=0;
if(i>0) {
value+=2;
}
else {
value+=3;
}
}
public static void TestMethod() {
TestConditionalOperator(0);
TestIfElse(0);
}
}
и следующие две версии Ил оптимизированных и не. Так как они длинные, Я'м, используя изображение, чтобы показать, правая сторона оптимизирована один:
В обе версии кода, Ил условного оператора выглядит короче, чем если-else оператор, а там еще есть сомнение в машинный код окончательно сформирована. Ниже приведены инструкции как способ, и прежние изображения не оптимизированы, последний оптимизированный один:
Неоптимизированный инструкции: (Нажмите, чтобы увидеть полноразмерное изображение.)
Оптимизирован инструкции: (Нажмите, чтобы увидеть полноразмерное изображение.)
В последнем, желтый блок кода выполняется только в случае, если я&л;=0
, и синий блок-это когда я>0
. В любой версии инструкций, если-else оператор короче.
Обратите внимание, что для разных инструкций [ИПЦ] - это не обязательно то же самое. Логично, что для идентичных инструкция, дополнительные инструкции стоил более длиннее цикл. Но если инструкция извлечения времени и трубы/кэш также учитывать, то реальная общее время выполнения зависит от процессора. Процессор также может предсказать филиалы.
Современные процессоры имеют еще более ядер, все может быть сложнее с этим. Если вы были пользователем процессор Intel, вы, возможно, захотите, чтобы посмотреть [[корпорация Intel® 64 и IA-32 архитектуры оптимизация справочное руководство]].
Я не'т знать, если там был реализован на аппаратном уровне CLR, но если да, то вы, вероятно, сделать быстрее с помощью условного оператора, потому что Ил, очевидно, меньшей.
<суб>Примечание: все машины код архитектуры x86. </суб>
Я сделал то, что Джон Скит сделал и побежал через 1 итерации и 1000 итераций и получил другой результат от ОП и Джон. В шахте, троичный просто чуть быстрее. Ниже представлен точный код:
static void runIfElse(int[] array, int iterations)
{
long value = 0;
Stopwatch ifElse = new Stopwatch();
ifElse.Start();
for (int c = 0; c < iterations; c++)
{
foreach (int i in array)
{
if (i > 0)
{
value += 2;
}
else
{
value += 3;
}
}
}
ifElse.Stop();
Console.WriteLine(String.Format("Elapsed time for If-Else: {0}", ifElse.Elapsed));
}
static void runTernary(int[] array, int iterations)
{
long value = 0;
Stopwatch ternary = new Stopwatch();
ternary.Start();
for (int c = 0; c < iterations; c++)
{
foreach (int i in array)
{
value += i > 0 ? 2 : 3;
}
}
ternary.Stop();
Console.WriteLine(String.Format("Elapsed time for Ternary: {0}", ternary.Elapsed));
}
static void Main(string[] args)
{
Random r = new Random();
int[] array = new int[20000000];
for (int i = 0; i < array.Length; i++)
{
array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
}
Array.Sort(array);
long value = 0;
runIfElse(array, 1);
runTernary(array, 1);
runIfElse(array, 1000);
runTernary(array, 1000);
Console.ReadLine();
}
На выходе из моей программы:
время Если-нибудь: 00:00:00.0140543
прошедшее время для троичной: 00:00:00.0136723
время Если-нибудь: 00:00:14.0167870
прошедшее время для троичной: 00:00:13.9418520
Другой работать в миллисекундах:
время Если-нибудь: 20
затраченное время для троичной: 19
время если-то: 13854
затраченное время для троичной: 13610
Это работает в 64-битной XP, и я запустил без отладки.
Редактировать - работает в x86:
Там'ы большой разницы с использованием x86. Это было сделано без отладку на и на той же XP 64-разрядная машина, как и раньше, но построенный для процессоров x86. Это больше похоже ОП'ов.
время если-другое: 18
затраченное время на троичной: 35
время если-то: 20512
затраченное время для троичной: 32673
Ассемблерный код генерируется расскажу историю:
a = (b > c) ? 1 : 0;
Генерирует:
mov edx, DWORD PTR a[rip]
mov eax, DWORD PTR b[rip]
cmp edx, eax
setg al
В то время как:
if (a > b) printf("a");
else printf("b");
Генерирует:
mov edx, DWORD PTR a[rip]
mov eax, DWORD PTR b[rip]
cmp edx, eax
jle .L4
;printf a
jmp .L5
.L4:
;printf b
.L5:
Поэтому троичная can быть короче и быстрее просто из-за использования меньшего количества инструкций и никаких скачков if вы ищете истина/ложь. Если вы используете значения, отличные от 1 и 0, вы получите один и тот же код, как если/иначе, например:
a = (b > c) ? 2 : 3;
Генерирует:
mov edx, DWORD PTR b[rip]
mov eax, DWORD PTR c[rip]
cmp edx, eax
jle .L6
mov eax, 2
jmp .L7
.L6:
mov eax, 3
.L7:
Что же, если иначе.
Глядя на Ил генерируется, есть 16 меньше операций, чем в случае, если/другое заявление (копирование и вставка @JonSkeet's код). Однако, это не'Т означает, что это должен быть быстрый процесс!
Обобщить различия в ИРА, если/другой способ переводится почти так же, как в C# код читает (выполнения сложения в пределах филиала), а условный код нагрузок либо 2 или 3 в стек (в зависимости от стоимости), а затем добавляет его к стоимости за пределами условной.
Другим отличием является используемый ветвление инструкция. Если метод/еще использует brtrue (филиал если это правда), чтобы перепрыгнуть через первое условие, и безусловный переход, чтобы перейти от первого оператора if. Условный код использует БГТ (ветвление, если больше) вместо brtrue, которая может быть медленнее, сравнение.
Также (только что читал про предсказания ветвлений) там может быть потеря производительности для филиала стала меньше. Условный переход имеет только 1 инструкция внутри филиала, но если/еще 7. Это может также объяснить, почему там'ы разница между Long и int, потому что изменения в int уменьшает количество инструкций в блоке if/else ветки на 1 (делает упреждающее чтение меньше)
Запуск без отладки сочетание клавиш Ctrl+клавишу F5, кажется, отладчик тормозит как IFS и тройных значительно, но кажется, он замедляет тернарного оператора многое другое.
Когда я запустите следующий код, я получаю результаты. Я думаю, что небольшая разница в миллисекунды вызывается компилятор оптимизация Макс=Макс и удалением его, но, наверное, не делает, что оптимизация для тернарного оператора. Если кто-то может проверить сборку и подтвердить это было бы круто.
--Run #1--
Type | Milliseconds
Ternary 706
If 704
%: .9972
--Run #2--
Type | Milliseconds
Ternary 707
If 704
%: .9958
--Run #3--
Type | Milliseconds
Ternary 706
If 704
%: .9972
Код
for (int t = 1; t != 10; t++)
{
var s = new System.Diagnostics.Stopwatch();
var r = new Random(123456789); //r
int[] randomSet = new int[1000]; //a
for (int i = 0; i < 1000; i++) //n
randomSet[i] = r.Next(); //dom
long _ternary = 0; //store
long _if = 0; //time
int max = 0; //result
s.Start();
for (int q = 0; q < 1000000; q++)
{
for (int i = 0; i < 1000; i++)
max = max > randomSet[i] ? max : randomSet[i];
}
s.Stop();
_ternary = s.ElapsedMilliseconds;
max = 0;
s = new System.Diagnostics.Stopwatch();
s.Start();
for (int q = 0; q < 1000000; q++)
{
for (int i = 0; i < 1000; i++)
if (max > randomSet[i])
max = max; // I think the compiler may remove this but not for the ternary causing the speed difference.
else
max = randomSet[i];
}
s.Stop();
_if = s.ElapsedMilliseconds;
Console.WriteLine("--Run #" + t+"--");
Console.WriteLine("Type | Milliseconds\nTernary {0}\nIf {1}\n%: {2}", _ternary, _if,((decimal)_if/(decimal)_ternary).ToString("#.####"));
}
В следующем коде, если/еще, кажется, примерно в 1,4 раза быстрее, чем тернарный оператор. Однако, я обнаружил, что введение временной переменной уменьшается тернарного оператора'ы время выполнения Примерно в 1,4 раза:
если/другое: 98 МС
троичная: 141 МС
> в троичной темп с дисп: 100 мс
using System;
using System.Diagnostics;
namespace ConsoleApplicationTestIfElseVsTernaryOperator
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Random r = new Random(0);
int[] array = new int[20000000];
for (int i = 0; i < array.Length; i++)
{
array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
}
Array.Sort(array);
long value;
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
value = 0;
stopwatch.Restart();
foreach (int i in array)
{
if (i > 0)
{
value += 2;
}
else
{
value += 3;
}
// 98 ms
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("If/Else: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds.ToString() + " ms");
value = 0;
stopwatch.Restart();
foreach (int i in array)
{
value += (i > 0) ? 2 : 3;
// 141 ms
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("Ternary: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds.ToString() + " ms");
value = 0;
int tempVar = 0;
stopwatch.Restart();
foreach (int i in array)
{
tempVar = (i > 0) ? 2 : 3;
value += tempVar;
// 100ms
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("Ternary with temp var: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds.ToString() + " ms");
Console.ReadKey(true);
}
}
}