“as”和可空类型的性能惊喜

Question

“as”和可空类型的性能惊喜我刚刚修改了深度C＃的第4章，它处理了可空类型，我正在添加一个关于使用“as”运算符的部分，它允许你编写：object o = ...;int? x = o as int?;if (x.HasValue){     ... // Use x.Value in here}我认为这非常简洁，它可以提高性能而不是C＃1等效，使用“is”后跟一个演员 - 毕竟，这样我们只需要请求动态类型检查一次，然后进行简单的值检查。然而，情况似乎并非如此。我在下面包含了一个示例测试应用程序，它基本上对对象数组中的所有整数求和 - 但该数组包含许多空引用和字符串引用以及盒装整数。该基准测试您必须在C＃1中使用的代码，使用“as”运算符的代码，以及用于踢LINQ解决方案的代码。令我惊讶的是，在这种情况下，C＃1代码的速度提高了20倍 - 即使是LINQ代码（考虑到所涉及的迭代器，我预计它会更慢）也胜过“as”代码。可以isinst为空的类型的.NET实现真的很慢吗？是unbox.any导致问题的附加因素吗？还有另一种解释吗？目前，我觉得我必须在性能敏感的情况下包含警告，禁止使用它...结果：演员：10000000：121 As：10000000：2211 LINQ：10000000：2143码：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);     }

Answer 1

显然，JIT编译器可以为第一种情况生成的机器代码更加高效。一个真正有用的规则是，只能将对象取消装箱到与盒装值具有相同类型的变量。这允许JIT编译器生成非常有效的代码，不必考虑任何值转换。

的就是运营商的测试很容易，只要检查对象是不是null，而是预期的类型的，但需要一些机器代码指令。转换也很简单，JIT编译器知道对象中值位的位置并直接使用它们。没有复制或转换，所有机器代码都是内联的，只需要十几条指令。当拳击很常见时，这需要在.NET 1.0中真正有效。

转为int？需要做更多的工作。盒装整数的值表示与内存布局不兼容Nullable<int>。由于可能的盒装枚举类型，需要进行转换并且代码很棘手。JIT编译器生成对名为JIT_Unbox_Nullable的CLR帮助函数的调用，以完成工作。这是任何值类型的通用函数，有很多代码用于检查类型。并且值被复制。由于此代码被锁定在mscorwks.dll中，因此很难估算成本，但很可能有数百条机器代码指令。

Linq OfType（）扩展方法也使用了is运算符和强制转换。然而，这是对通用类型的强制转换。JIT编译器生成对辅助函数JIT_Unbox（）的调用，该函数可以执行强制转换为任意值类型。我没有一个很好的解释，为什么它与演员一样慢Nullable<int>，因为应该做的工作少。我怀疑ngen.exe可能会在这里造成麻烦。

Answer 2

这是上面的FindSumWithAsAndHas的结果： 

这是FindSumWithCast的结果： 

发现：

• 使用时as，首先测试一个对象是否是Int32的一个实例; 它正在使用isinst Int32（它类似于手写代码：if（o是int））。并且使用时as，它也无条件地拆除对象。而且它是一个真正的性能杀手来称呼一个属性（它仍然是引擎盖下的一个功能），IL_0027

• 使用强制转换，首先测试对象是否为int if (o is int); 在引擎盖下这是使用isinst Int32。如果它是int的实例，那么您可以安全地取消装入值IL_002D

简单地说，这是使用as方法的伪代码：

int? x;(x.HasValue, x.Value) = (o isinst Int32, o unbox Int32)if (x.HasValue)
    sum += x.Value;

这是使用强制转换方法的伪代码：

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

所以演员表（(int)a[i]好吧，语法看起来像一个演员，但实际上是拆箱，演员和拆箱共享相同的语法，下次我会用正确的术语迂腐）方法真的更快，你只需要取消装箱值当一个物体明确地是一个int。使用as方法不能说同样的事情。