c# - ジェネリック - null非許容の値型でなければなりません




"as"型とnull可能型のパフォーマンス驚き (7)

isinstはヌル可能な型では本当に遅いです。 メソッドFindSumWithCastで変更されました

if (o is int)

if (o is int?)

実行速度も大幅に低下します。 私が見ることができるILの唯一の相違点は、

isinst     [mscorlib]System.Int32

変更される

isinst     valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<int32>

私はC#の第4章を変更しています。Depthではヌル可能な型を取り扱っています。「as」演算子の使用に関するセクションを追加しています。

object o = ...;
int? x = o as int?;
if (x.HasValue)
{
    ... // Use x.Value in here
}

私はこれが本当にすっきりとしていて、C#1相当のパフォーマンスを向上させることができたと思っています。「is」とキャストの後に、結局のところ、このようにしてダイナミックな型チェックをしてから、 。

しかしこれはそうではないようです。 私は基本的にオブジェクト配列内のすべての整数を合計するサンプルテストアプリケーションを含んでいますが、配列には多くのnull参照と文字列参照とボックス化された整数が含まれています。 ベンチマークは、C#1で使用する必要のあるコード、 "as"演算子を使用するコード、LINQソリューションを起動するためのコードを測定します。 私の驚きには、C#1コードはこの場合20倍高速で、LINQコード(イテレータが関係しているとすれば、遅くなると予想しています)でも "as"コードに勝っています。

null可能な型のisinstの.NET実装は本当に遅いですか? それは問題を引き起こす追加のunbox.anyですか? これについて別の説明がありますか? 現時点では、これをパフォーマンスに敏感な状況で使用することに対する警告を含める必要があるように感じています...

結果:

キャスト:10000000:121
As:10000000:2211
LINQ:10000000:2143

コード:

using System;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;

class Test
{
    const int Size = 30000000;

    static void Main()
    {
        object[] values = new object[Size];
        for (int i = 0; i < Size - 2; i += 3)
        {
            values[i] = null;
            values[i+1] = "";
            values[i+2] = 1;
        }

        FindSumWithCast(values);
        FindSumWithAs(values);
        FindSumWithLinq(values);
    }

    static void FindSumWithCast(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {
            if (o is int)
            {
                int x = (int) o;
                sum += x;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Cast: {0} : {1}", sum, 
                          (long) sw.ElapsedMilliseconds);
    }

    static void FindSumWithAs(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {
            int? x = o as int?;
            if (x.HasValue)
            {
                sum += x.Value;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("As: {0} : {1}", sum, 
                          (long) sw.ElapsedMilliseconds);
    }

    static void FindSumWithLinq(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = values.OfType<int>().Sum();
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("LINQ: {0} : {1}", sum, 
                          (long) sw.ElapsedMilliseconds);
    }
}

この回答を最新の状態に保つために、このページの議論の大部分は現在、 C#7.1.NET 4.7で最も優れたILコードを生成するスリムな構文をサポートしていることに言及する価値があります

OPの元の例...

object o = ...;
int? x = o as int?;
if (x.HasValue)
{
    // ...use x.Value in here
}

単純になります...

if (o is int x)
{
    // ...use x in here
}

私は、新しい構文の1つの共通の使用が、 IEquatable<MyStruct> (ほとんどの場合)を実装する.NETの値の型 (つまりC#での struct )をIEquatable<MyStruct>ていることがIEquatable<MyStruct> 。 厳密に型指定されたEquals(MyStruct other)メソッドを実装した後、次のように型指定されていないEquals(Object obj)オーバーライドをObjectから継承して正常にリダイレクトできるようになりました。

public override bool Equals(Object obj) => obj is MyStruct o && Equals(o);

付録:上記の最初の2つのサンプル関数のReleaseビルドILコードをここに示します。 新しい構文のILコードは実際には1バイト小さくなっていますが、ゼロ呼び出し(2回対)を行い、可能な限りunbox操作を完全に回避することで、ほとんどが大きくなります。

// static void test1(Object o, ref int y)
// {
//     int? x = o as int?;
//     if (x.HasValue)
//         y = x.Value;
// }

[0] valuetype [mscorlib]Nullable`1<int32> x
        ldarg.0
        isinst [mscorlib]Nullable`1<int32>
        unbox.any [mscorlib]Nullable`1<int32>
        stloc.0
        ldloca.s x
        call instance bool [mscorlib]Nullable`1<int32>::get_HasValue()
        brfalse.s L_001e
        ldarg.1
        ldloca.s x
        call instance !0 [mscorlib]Nullable`1<int32>::get_Value()
        stind.i4
L_001e: ret

// static void test2(Object o, ref int y)
// {
//     if (o is int x)
//         y = x;
// }

[0] int32 x,
[1] object obj2
        ldarg.0
        stloc.1
        ldloc.1
        isinst int32
        ldnull
        cgt.un
        dup
        brtrue.s L_0011
        ldc.i4.0
        br.s L_0017
L_0011: ldloc.1
        unbox.any int32
L_0017: stloc.0
        brfalse.s L_001d
        ldarg.1
        ldloc.0
        stind.i4
L_001d: ret

以前に利用可能なオプションを上回る新しいC#7構文のパフォーマンスに関する私の発言を裏付けるさらなるテストについては、 here (特に「D」の例)を参照してください。


これは上のFindSumWithAsAndHasの結果です: alt text http://www.freeimagehosting.net/uploads/9e3c0bfb75.png

これはFindSumWithCastの結果です: alt text http://www.freeimagehosting.net/uploads/ce8a5a3934.png

所見:

  • asを使用しas 、まずオブジェクトがInt32のインスタンスであるかどうかをテストします。 フードの下でisinst Int32を使用していisinst Int32 (手書きコードif(oはint)に似ています)。 asを使うas 、無条件にオブジェクトをunboxすることもできます。 そしてそれはプロパティを呼び出すための本当のパフォーマンス・キラーです(これはまだフードの機能です)、IL_0027

  • キャストを使用すると、オブジェクトがint if (o is int)が最初にテストされますif (o is int) 。 これはisinst Int32を使っています。 それがintのインスタンスであれば、値IL_002Dを安全にアンボックスすることができます

簡単に言えば、これはアプローチas使用する擬似コードです。

int? x;

(x.HasValue, x.Value) = (o isinst Int32, o unbox Int32)

if (x.HasValue)
    sum += x.Value;    

これはキャストアプローチを使用する擬似コードです。

if (o isinst Int32)
    sum += (o unbox Int32)

したがって、キャスト( (int)a[i] 、構文はキャストのように見えますが、実際にはアンボックス、キャストおよびアンボックスの構文は同じです。次回は適切な用語でペタント語になります)あなたはオブジェクトが明らかにintときに値をunboxする必要がありました。 同じことはasアプローチas使うこととは言えません。


さらにプロファイリングする:

using System;
using System.Diagnostics;

class Program
{
    const int Size = 30000000;

    static void Main(string[] args)
    {
        object[] values = new object[Size];
        for (int i = 0; i < Size - 2; i += 3)
        {
            values[i] = null;
            values[i + 1] = "";
            values[i + 2] = 1;
        }

        FindSumWithIsThenCast(values);

        FindSumWithAsThenHasThenValue(values);
        FindSumWithAsThenHasThenCast(values);

        FindSumWithManualAs(values);
        FindSumWithAsThenManualHasThenValue(values);



        Console.ReadLine();
    }

    static void FindSumWithIsThenCast(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {
            if (o is int)
            {
                int x = (int)o;
                sum += x;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Is then Cast: {0} : {1}", sum,
                            (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }

    static void FindSumWithAsThenHasThenValue(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {
            int? x = o as int?;

            if (x.HasValue)
            {
                sum += x.Value;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("As then Has then Value: {0} : {1}", sum,
                            (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }

    static void FindSumWithAsThenHasThenCast(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {
            int? x = o as int?;

            if (x.HasValue)
            {
                sum += (int)o;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("As then Has then Cast: {0} : {1}", sum,
                            (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }

    static void FindSumWithManualAs(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {
            bool hasValue = o is int;
            int x = hasValue ? (int)o : 0;

            if (hasValue)
            {
                sum += x;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Manual As: {0} : {1}", sum,
                            (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }

    static void FindSumWithAsThenManualHasThenValue(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {
            int? x = o as int?;

            if (o is int)
            {
                sum += x.Value;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("As then Manual Has then Value: {0} : {1}", sum,
                            (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }

}

出力:

Is then Cast: 10000000 : 303
As then Has then Value: 10000000 : 3524
As then Has then Cast: 10000000 : 3272
Manual As: 10000000 : 395
As then Manual Has then Value: 10000000 : 3282

これらの数字から何を推測できますか?

  • まず、is-then-cast手法はアプローチ手法よりもはるかに高速です。 303対3524
  • 第二に、。値は鋳造よりわずかに遅いです。 3524対3272
  • 第3に、.HasValueは、マニュアルを使用する(すなわちisを使用する)場合よりわずかに遅くなります。 3524対3282
  • 第4に、 シミュレートさ れたアプローチと実際のアプローチの間でリンゴとリンゴの比較(つまり、シミュレートされたHasValueの割り当てとシミュレートされたValueの変換は共に起こります)を実行するとシミュレートされたシミュレーション実際よりもはるかに高速です。 395対3524
  • 最後に、第1と第4の結論に基づいて実装には何か問題があります^ _ ^

私はそれを試す時間がありませんが、あなたがしたいことがあります:

foreach (object o in values)
        {
            int? x = o as int?;

として

int? x;
foreach (object o in values)
        {
            x = o as int?;

毎回新しいオブジェクトを作成していますが、これは問題を完全には説明しませんが、貢献する可能性があります。


私は正確な型チェック構造体を試しました

typeof(int) == item.GetType()は、 item is intバージョンであるときに速く実行され、常に数値を返します(強調:配列にNullable<int>を書き込んだとしても、 typeof(int) )。 また、追加のnull != itemチェックが必要です。

しかしながら

typeof(int?) == item.GetType()は高速であり( item is int?対照的にitem is int? )、常にfalseを返します。

typeof-constructは、RuntimeTypeHandleを使用するため、 正確な型チェックのための最も速い方法です。 この場合の正確な型はnullableと一致しないので、実際はNullable型のインスタンスであることを保証するために、ここでさらに重力を払う必要があります。

そして正直なところ:あなたis Nullable<xxx> plus HasValueはあなたを買ってくれるのですか? 何もない。 基礎となる(値の)型(この場合)に直接行くことができます。 値を取得するか、「いいえ、あなたが求めているタイプのインスタンスではありません」。 配列に(int?)nullを書き込んだとしても、型チェックはfalseを返します。


using System;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;

class Test
{
    const int Size = 30000000;

    static void Main()
    {
        object[] values = new object[Size];
        for (int i = 0; i < Size - 2; i += 3)
        {
            values[i] = null;
            values[i + 1] = "";
            values[i + 2] = 1;
        }

        FindSumWithCast(values);
        FindSumWithAsAndHas(values);
        FindSumWithAsAndIs(values);


        FindSumWithIsThenAs(values);
        FindSumWithIsThenConvert(values);

        FindSumWithLinq(values);



        Console.ReadLine();
    }

    static void FindSumWithCast(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {
            if (o is int)
            {
                int x = (int)o;
                sum += x;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Cast: {0} : {1}", sum,
                          (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }

    static void FindSumWithAsAndHas(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {
            int? x = o as int?;
            if (x.HasValue)
            {
                sum += x.Value;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("As and Has: {0} : {1}", sum,
                          (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }


    static void FindSumWithAsAndIs(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {
            int? x = o as int?;
            if (o is int)
            {
                sum += x.Value;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("As and Is: {0} : {1}", sum,
                          (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }







    static void FindSumWithIsThenAs(object[] values)
    {
        // Apple-to-apple comparison with Cast routine above.
        // Using the similar steps in Cast routine above,
        // the AS here cannot be slower than Linq.



        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {

            if (o is int)
            {
                int? x = o as int?;
                sum += x.Value;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Is then As: {0} : {1}", sum,
                          (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }

    static void FindSumWithIsThenConvert(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = 0;
        foreach (object o in values)
        {            
            if (o is int)
            {
                int x = Convert.ToInt32(o);
                sum += x;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Is then Convert: {0} : {1}", sum,
                          (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }



    static void FindSumWithLinq(object[] values)
    {
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
        int sum = values.OfType<int>().Sum();
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("LINQ: {0} : {1}", sum,
                          (long)sw.ElapsedMilliseconds);
    }
}

出力:

Cast: 10000000 : 456
As and Has: 10000000 : 2103
As and Is: 10000000 : 2029
Is then As: 10000000 : 1376
Is then Convert: 10000000 : 566
LINQ: 10000000 : 1811

[編集:2010-06-19]

注:以前のテストは、VS2009を使用してVS内の構成デバッグで、Core i7(会社開発マシン)を使用して実行されました。

私のマシンでは、VS2010を使って、Core 2 Duoを使って次のことが行われました

Inside VS, Configuration: Debug

Cast: 10000000 : 309
As and Has: 10000000 : 3322
As and Is: 10000000 : 3249
Is then As: 10000000 : 1926
Is then Convert: 10000000 : 410
LINQ: 10000000 : 2018




Outside VS, Configuration: Debug

Cast: 10000000 : 303
As and Has: 10000000 : 3314
As and Is: 10000000 : 3230
Is then As: 10000000 : 1942
Is then Convert: 10000000 : 418
LINQ: 10000000 : 1944




Inside VS, Configuration: Release

Cast: 10000000 : 305
As and Has: 10000000 : 3327
As and Is: 10000000 : 3265
Is then As: 10000000 : 1942
Is then Convert: 10000000 : 414
LINQ: 10000000 : 1932




Outside VS, Configuration: Release

Cast: 10000000 : 301
As and Has: 10000000 : 3274
As and Is: 10000000 : 3240
Is then As: 10000000 : 1904
Is then Convert: 10000000 : 414
LINQ: 10000000 : 1936




unboxing