C# 泛型编译特性对性能的影响小结

 更新时间:2023年11月29日 14:37:27   作者:编写人生  
C#作为一种强类型语言,具有丰富的泛型支持,允许开发者编写可以应对不同数据类型的通用代码,这篇文章主要介绍了C# 泛型编译特性对性能的影响 ,需要的朋友可以参考下

C#作为一种强类型语言,具有丰富的泛型支持,允许开发者编写可以应对不同数据类型的通用代码。然而,在泛型编译时,针对结构和类作为泛型参数时,会对性能产生不同的影响。

泛型编译行为

在C#中,泛型编译行为取决于泛型参数的类型。具体而言,当泛型参数是结构(Struct)时,编译器会针对每个具体的结构类型生成特定的实现。而当泛型参数是类(Class)时,编译器则可能生成更通用的实现。

结构 vs 类

结构(Struct)

结构是值类型,它们存储在栈上,具有较小的内存开销。当泛型参数是结构时,编译器会针对每个具体的结构类型生成专门的实现,这可能导致更高的性能。因为每个结构类型都有自己的实现,避免了装箱和拆箱的开销,同时优化了内存分配和访问。

类(Class)

类是引用类型,存储在堆上,需要通过引用进行访问。当泛型参数是类时,编译器可能生成更通用的实现。这可能导致较低的性能,因为通用实现需要进行动态调度和引用类型的操作,增加了一些开销。

测试性能差异

针对不同的泛型参数进行性能测试是一种有效的方法,以观察结构和类对泛型编译特性的影响。在测试中,可能会发现对结构类型的泛型参数,其性能可能更高,而对类类型的泛型参数,其性能可能略低。

using System.Diagnostics;
namespace ConsoleApp1 {
    internal interface IValueGetter {
        int GetValue(int index);
    }
    internal class MyTestClass<T> where T : IValueGetter {
        private readonly T _valueGetter;
        public MyTestClass(T valueGetter) {
            _valueGetter = valueGetter;
        }
        public void Run() {
            long r = 0L;
            for (int i = 0; i < int.MaxValue; i++) {
                r += _valueGetter.GetValue(i);
            }
        }
    }
    internal struct StructValueGetter : IValueGetter {
        public readonly int GetValue(int index) {
            return index + 3;
        }
    }
    internal struct StructValueGetter2(int someField) : IValueGetter {
        public readonly int GetValue(int index) {
            return index + 5;
        }
    }
    internal class ClassValueGetter1 : IValueGetter {
        public int GetValue(int index) {
            return index + 5;
        }
    }
    internal class ClassValueGetter2 : IValueGetter {
        public int GetValue(int index) {
            return index + 7;
        }
    }
    internal static class Demo2 {
        public static  void Run() {
            var t1 = new MyTestClass<StructValueGetter>(new StructValueGetter());
            RunDemo("StructValueGetter ", t1.Run);
            var t2 = new MyTestClass<ClassValueGetter1>(new ClassValueGetter1());
            RunDemo("ClassValueGetter1 ", t2.Run);
            var t3 = new MyTestClass<ClassValueGetter2>(new ClassValueGetter2());
            RunDemo("ClassValueGetter2 ", t3.Run);
            var t4 = new MyTestClass<IValueGetter>(new ClassValueGetter1());
            RunDemo("IValueGetter-1    ", t4.Run);
            var t5 = new MyTestClass<ClassValueGetter1>(new ClassValueGetter1());
            RunDemo("ClassValueGetter1 ", t5.Run);
            var t6 = new MyTestClass<StructValueGetter2>(new StructValueGetter2());
            RunDemo("StructValueGetter2", t6.Run);
            var t7 = new MyTestClass<IValueGetter>(new ClassValueGetter2());
            RunDemo("IValueGetter-2    ", t7.Run);
            var t8 = new MyTestClass<IValueGetter>(new StructValueGetter());
            RunDemo("IValueGetter-3    ", t8.Run);
            var t9 = Activator.CreateInstance(typeof(MyTestClass<>).MakeGenericType(typeof(StructValueGetter)), new StructValueGetter());
            Action action9 = (Action)Delegate.CreateDelegate(typeof(Action), t9, t9.GetType().GetMethod("Run"));
            RunDemo("Dynamic-Struct    ", action9);
        }
        static void RunDemo(string caption, Action action) {
            var stopWatch = Stopwatch.StartNew();
            action();
            stopWatch.Stop();
            Console.WriteLine($"{caption} time = {stopWatch.Elapsed}");
        }
    }
}
Demo2.Run();

在.net 8.0 Release 编译执行的参考结果如下:

StructValueGetter  time = 00:00:00.6920186
ClassValueGetter1  time = 00:00:01.1887137
ClassValueGetter2  time = 00:00:05.2889692
IValueGetter-1     time = 00:00:01.1652195
ClassValueGetter1  time = 00:00:01.1625259
StructValueGetter2 time = 00:00:00.6488674
IValueGetter-2     time = 00:00:05.2114724
IValueGetter-3     time = 00:00:07.1394676
Dynamic-Struct     time = 00:00:00.6491220

结论

泛型编译特性对性能有所影响,我们发现:

  • 泛型参数是 Struct 比 class 的性能要好,大约有两倍的差异;
  • 泛型参数如果存在多个 Struct 可能时,性能没有影响,但如果泛型参数存在多个 class 可能时,性能急剧下降5倍之多;
  • 泛型参数如果是接口形式,无论实际填充的结构还是类,其最终的执行性能一定是很慢的;
  • 使用反射(例如:MakeGenericType)构建出的泛型实例,其实际运行性能并不受影响,非常适合高度定制的运行时类型构建,这一点非常重要,例如你可以在运行时检测实际情况,构建出不同的比较器对象,虽然构建的工厂方法返回的是接口,但你可以使用反射的方式动态传入字典的比较器参数(实际上c#的 Dictionary<TKey, TValue> 这点设计是失败的,他的comparer不是一个泛型参数,而是接口);

综上所述,了解C#泛型编译特性对性能的影响是编写高性能代码的重要一部分,合理使用对于关键性代码性能至关重要。

到此这篇关于C# 泛型编译特性对性能的影响 的文章就介绍到这了,更多相关C# 泛型编译特性内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

相关文章

  • 关于C#数强转会不会抛出异常详解

    关于C#数强转会不会抛出异常详解

    这篇文章主要给大家介绍了关于C#数强转会不会抛出异常的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧。
    2018-04-04
  • C#自定义特性(Attribute)详解

    C#自定义特性(Attribute)详解

    本文详细讲解了C#的自定义特性(Attribute),文中通过示例代码介绍的非常详细。对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2022-04-04
  • RegexOptions.IgnoreCase正则表达式替换,忽略大小写

    RegexOptions.IgnoreCase正则表达式替换,忽略大小写

    RegexOptions.IgnoreCase正则表达式替换,忽略大小写,需要的朋友可以参考一下
    2013-03-03
  • Winform窗体效果实例分析

    Winform窗体效果实例分析

    这篇文章主要介绍了Winform窗体效果,涉及WinForm窗体设计的常见参数设置及使用技巧,具有一定参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2015-09-09
  • C# webservice接口编写、发布与测试

    C# webservice接口编写、发布与测试

    这篇文章主要介绍了C# webservice接口编写、发布与测试,文章通过图文结合的方式给大家介绍的非常详细,对大家的学习或共组有一定的帮助,需要的朋友可以参考下
    2024-07-07
  • 详解C#如何实现屏幕放大和取色功能

    详解C#如何实现屏幕放大和取色功能

    这篇文章主要为大家详细介绍了如何利用C#实现屏幕放大和取色功能,文中的示例代码讲解详细,对我们学习C#有一定的帮助,感兴趣的小伙伴可以了解一下
    2022-12-12
  • c# 开机启动项的小例子

    c# 开机启动项的小例子

    c# 开机启动项的小例子,需要的朋友可以参考一下
    2013-03-03
  • c#预处理指令分析

    c#预处理指令分析

    这篇文章主要介绍了c#预处理指令的相关资料,帮助大家更好的理解和学习c#,感兴趣的朋友可以了解下
    2020-08-08
  • C#影院售票系统毕业设计(2)

    C#影院售票系统毕业设计(2)

    这篇文章主要介绍了C#影院售票系统毕业设计,介绍了电影院座位的动态绘制、电影信息绑定到窗体中如何展现出来,需要的朋友可以参考下
    2015-11-11
  • C#泛型委托的用法实例分析

    C#泛型委托的用法实例分析

    这篇文章主要介绍了C#泛型委托的用法,以实例形式较为详细的分析了C#委托的功能与相关使用技巧,需要的朋友可以参考下
    2015-05-05

最新评论