c# - টার্নারি অপারেটরটি যদি একটি-অন্য ব্লক হিসাবে ধীর হয়ে থাকে?




performance conditional-operator (6)

আমি সর্বত্র পড়ি যে টার্নারি অপারেটরটির চেয়ে দ্রুততর হতে পারে, অথবা কমপক্ষে একই সমতুল্য - if else ব্লক থাকে।

যাইহোক, আমি নিম্নলিখিত পরীক্ষাটি করেছি এবং এটি খুঁজে পাওয়া যায় নি:

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());

আমার কম্পিউটারটি উপরে কোডটি চালানোর জন্য 85 মি। কিন্তু যদি আমি if - if else অংশে মন্তব্য করি এবং টার্নারি অপারেটর লাইনকে অসম্মত করি তবে এটি প্রায় 157 মি।

এটি কেন ঘটছে?


Ctrl + F5 ডিবাগিং ছাড়াই চালান এটি মনে হয় ডিবাগার উভয় আইফোন এবং তাত্পর্যপূর্ণ উভয় ধীর গতির হলেও এটি মনে হয় এটি ত্রিনিদিকের অপারেটরকে আরও বেশি গতিতে ফেলে।

আমি এখানে নিম্নলিখিত কোড রান যখন আমার ফলাফল। আমি মনে করি ছোট মিলিসেকেন্ড পার্থক্য কম্পাইলার সর্বোচ্চ = সর্বোচ্চটি অপটিমাইজ করে এবং এটি অপসারণ করে তবে সম্ভবত তা টার্নার অপারেটরের জন্য অপ্টিমাইজেশান তৈরি করে না। কেউ যদি সমাবেশ চেক করতে পারে এবং নিশ্চিত করে এটি দুর্দান্ত হবে।

--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

কোড

  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("#.####"));
        }

আইএল তৈরির দিকে তাকালে, যদি / else বিবৃতির চেয়ে 16 টি কম অপারেশন থাকে (@ জোনস্কেটের কোড অনুলিপি করে এবং পেস্ট করে)। যাইহোক, এটি একটি দ্রুত প্রক্রিয়া হতে হবে না মানে!

আইএল-তে পার্থক্যের সংক্ষিপ্তসারের জন্য, যদি / অন্য পদ্ধতিটি C # কোডটি পড়তে পারে (শাখার মধ্যে যোগদান সম্পাদন করে) তবে শর্তাধীন কোডটি স্ট্যাকের উপর (2) মানটি 2 বা 3 টি লোড করে এবং মানটির উপর নির্ভর করে এবং তারপর শর্তাধীন বাইরে মান এটি যোগ করে।

অন্যান্য পার্থক্য ব্যবহৃত শাখা নির্দেশনা। যদি আই / অন্য পদ্ধতিটি প্রথম অবস্থানে ঝাঁপ দাও এবং সত্য বিবৃতির প্রথম আউট থেকে লাফ দেওয়ার জন্য একটি শর্তহীন শাখা (শাখাটি সত্য হলে) ব্যবহার করে। শর্তসাপেক্ষ কোড একটি বিট্রুয়ের পরিবর্তে একটি বিজিটি (বৃহত্তর হলে শাখা) ব্যবহার করে, যা সম্ভবত একটি ধীর তুলনা হতে পারে।

এছাড়াও (শাখা পূর্বাভাস সম্পর্কে শুধুমাত্র পড়া হচ্ছে) শাখা ছোট হতে একটি কর্মক্ষমতা জরিমানা হতে পারে। শর্তাধীন শাখায় শুধুমাত্র শাখার মধ্যে 1 টি নির্দেশ রয়েছে তবে যদি / অন্যটিতে 7 হয়। এটি দীর্ঘ এবং int ব্যবহার করার মধ্যে একটি পার্থক্য কেন ব্যাখ্যা করবে, কারণ int- এ পরিবর্তনের ফলে যদি / অন্য শাখায় 1 দ্বারা নির্দেশাবলীর সংখ্যা হ্রাস পায় (পড়া এগিয়ে এগিয়ে)


এই প্রশ্নের উত্তর দিতে, আমরা এই প্রতিটি ক্ষেত্রে X86 এবং X64 JITs দ্বারা উত্পাদিত সমাবেশ কোড পরীক্ষা করব।

X86, যদি / তারপর

    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 

X86, ত্রিশ

    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 

X64, তারপর / তারপর

    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 

X64, ত্রিশ

    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 

প্রথমতঃ X86 কোডটি X64 এর চেয়ে অনেক ধীর কেন?

এই কোড নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য কারণে হয়:

  1. X64 এর কয়েকটি অতিরিক্ত নিবন্ধক উপলব্ধ রয়েছে, এবং প্রতিটি নিবন্ধ 64-বিট। এটি X64 JIT অ্যারের থেকে লোড করার পাশাপাশি রেজিস্টারগুলি ব্যবহার করে অভ্যন্তরীণ লুপটি সম্পূর্ণরূপে সম্পাদন করতে দেয়, যখন X86 JIT লুপে বিভিন্ন স্ট্যাক ক্রিয়াকলাপ (মেমরি অ্যাক্সেস) স্থাপন করে।
  2. value একটি 64-বিট পূর্ণসংখ্যা, যার জন্য X86- তে 2 টি মেশিন নির্দেশনা প্রয়োজন (ADC দ্বারা অনুসরণ add ) কিন্তু X64 ( add ) এ শুধুমাত্র 1 টি।

দ্বিতীয়ত: কেন X86 এবং X64 উভয় ত্রৈমাসিক অপারেটর ধীর?

এটি JIT এর অপ্টিমাইজারকে প্রভাবিত করার ক্রিয়াগুলির ক্রম অনুসারে একটি সূক্ষ্ম পার্থক্যের কারণে। add মেশিন নির্দেশাবলী নিজেই 2 এবং 3 সরাসরি কোডিংয়ের পরিবর্তে ত্রিনিটির অপারেটর JIT করতে, ফলাফলটি ধরে রাখার জন্য জিট একটি মধ্যবর্তী পরিবর্তনশীল (একটি নিবন্ধনে) তৈরি করে। এই নিবন্ধটি মানচিত্রে যোগ করার আগে 32-বিট থেকে 64-বিট থেকে সাইন-বর্ধিত value । X64 এর জন্য রেজিস্টারে এই সমস্ত সঞ্চালন করা হয়, ত্রৈমাসিক অপারেটরের জটিলতার উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি সত্ত্বেও নেট প্রভাবটি কিছুক্ষন কম হয়।

অন্য দিকে X86 JIT বৃহত্তর পরিমাণে প্রভাবিত হয় কারণ অভ্যন্তরীণ লুপে একটি নতুন অন্তর্বর্তী মান যোগ করার ফলে এটি অন্য মানকে "ছড়িয়ে" দেয়, এর ফলে অভ্যন্তরীণ লুপে কমপক্ষে ২ অতিরিক্ত মেমরি অ্যাক্সেস হয় (অ্যাক্সেসগুলি দেখুন X86 টার্নারি কোডে [ebp-14h] )।


তৈরি এসবেলার কোড গল্প বলতে হবে:

a = (b > c) ? 1 : 0;

উত্পন্ন:

mov  edx, DWORD PTR a[rip]
mov  eax, DWORD PTR b[rip]
cmp  edx, eax
setg al

যেখানে:

if (a > b) printf("a");
else printf("b");

উত্পন্ন:

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:

সুতরাং আপনি যদি সত্য / মিথ্যা সন্ধান করেন তবে কম নির্দেশাবলী ব্যবহার করার কারণে কেবলমাত্র ছোট্ট এবং দ্রুততর হতে পারে। যদি আপনি 1 এবং 0 ব্যতীত মানগুলি ব্যবহার করেন তবে আপনাকে একই কোডটি যদি / else হিসাবে পেতে হবে, উদাহরণস্বরূপ:

a = (b > c) ? 2 : 3;

উত্পন্ন:

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:

যা / অন্য হিসাবে একই।


পার্থক্য সত্যিই যদি / অন্য তিন বনাম বনাম সঙ্গে কি করতে হবে না।

জিটেড ডিসসেম্ব্লিগুলিতে দেখছি (আমি এখানে পুনঃস্থাপন করব না, দয়া করে @ 280Z28 এর উত্তর দেখুন), এটি সক্রিয় হয়েছে যে আপনি আপেল এবং কমলাগুলির তুলনা করছেন। এক ক্ষেত্রে, আপনি ধ্রুবক মানগুলির সাথে দুটি ভিন্ন += ক্রিয়াকলাপ তৈরি করেন এবং কোনটি আপনি চয়ন করেন সেটি একটি অবস্থার উপর নির্ভর করে এবং অন্য ক্ষেত্রে, আপনি একটি += তৈরি করুন যেখানে যোগ করার মানটি একটি অবস্থার উপর নির্ভর করে।

যদি আপনি সত্যিই তুলনা করতে চান / অন্যথায় বনাম বনাম তিনটি, এটি আরও ন্যায্য তুলনা (এখন উভয় সমানভাবে "ধীরে ধীরে" হবে, অথবা আমরা এমনকি তিনটি দ্রুততর বলতে পারি):

int diff;
if (i > 0) 
    diff = 2;
else 
    diff = 3;
value += diff;

বনাম

value += i > 0 ? 2 : 3;

এখন নিচে দেখানো if/else জন্য disassembly। লুপ পরিবর্তনশীল ( i ) এর জন্য নিবন্ধকগুলি ব্যবহার করে ছেড়ে দেওয়ার কারণে, এটি ত্রৈমাসিক ক্ষেত্রে তুলনায় কিছুটা খারাপ।

                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] 

সম্পাদনা করুন: সব পরিবর্তন ... নিচে দেখুন।

আমি x64 CLR তে আপনার ফলাফলগুলি পুনরুত্পাদন করতে পারি না, তবে আমি x86 এ এটি করতে পারি । X64 এ আমি শর্তসাপেক্ষ অপারেটর এবং যদি / অন্যের মধ্যে একটি ছোট পার্থক্য (10% এরও কম) দেখতে পারি তবে এটি আপনার চেয়ে অনেক ছোট।

আমি নিম্নলিখিত সম্ভাব্য পরিবর্তন করেছি:

  • একটি কনসোল অ্যাপ্লিকেশন চালান
  • /o+ /debug- সাথে তৈরি করুন এবং ডিবাগারের বাইরে চালান
  • একবার JIT এ কোডের উভয় টুকরো চালান, তারপরে আরও সঠিকতার জন্য অনেক বার
  • Stopwatch ব্যবহার করুন

সঙ্গে ফলাফল /platform:x64 ("উপেক্ষা" লাইন ছাড়া):

if/else with 1 iterations: 17ms
conditional with 1 iterations: 19ms
if/else with 1000 iterations: 17875ms
conditional with 1000 iterations: 19089ms

ফলাফল /platform:x86 ("উপেক্ষা" লাইন ছাড়া):

if/else with 1 iterations: 18ms
conditional with 1 iterations: 49ms
if/else with 1000 iterations: 17901ms
conditional with 1000 iterations: 47710ms

আমার সিস্টেমের বিবরণ:

  • x64 i7-2720QM CPU @ 2.20GHz
  • 64 বিট উইন্ডোজ 8
  • .NET 4.5

তাই আগে অসদৃশ, আমি মনে করি আপনি একটি বাস্তব পার্থক্য দেখছেন - এবং এটি x86 JIT সঙ্গে সব করতে। আমি পার্থক্যটি কীসের কারণ বলছি তা বলতে চাই না - যদি আমি cordbg এ যেতে বিরক্ত থাকি তবে আমি আরও বিশদ সহ পোস্টটি আপডেট করতে পারি :)

আগ্রহজনকভাবে, প্রথম অ্যারে সাজানোর ছাড়া, আমি পরীক্ষাগুলি শেষ করে যা প্রায় 4.5x দীর্ঘ, অন্তত x64 এ। আমার অনুমান এই শাখা ভবিষ্যদ্বাণী সঙ্গে কি হয়।

কোড:

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);
    }
}






conditional-operator