如何解决C#意外的循环性能可能的JIT绑定检查错误?
当比较两种应该执行相同方法的生成的JIT时,我发现有些奇怪。 令我惊讶的是,生成的JIT有很大的不同,对于本来简单的方法M1,它的长度几乎增加了一倍。
我比较的方法是M1和M2。 分配的数量是相同的,所以唯一的区别应该是每种方法的绑定检查的处理方式。
using System;
public class C {
static void M1(int[] left,int[] right)
{
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
left[i] = 1;
right[i] = 1;
}
}
static void M2(int[] left,int[] right)
{
for (int i = 0; i < 10; i+=2)
{
left[i] = 1;
right[i] = 1;
}
}
}
为每种方法生成的JIT:
C.M1(Int32[],Int32[])
L0000: sub rsp,0x28
L0004: xor eax,eax
L0006: test rcx,rcx
L0009: setne r8b
L000d: movzx r8d,r8b
L0011: test rdx,rdx
L0014: setne r9b
L0018: movzx r9d,r9b
L001c: test r9d,r8d
L001f: je short L005c
L0021: cmp dword ptr [rcx+8],5
L0025: setge r8b
L0029: movzx r8d,r8b
L002d: cmp dword ptr [rdx+8],5
L0031: setge r9b
L0035: movzx r9d,r9b
L0039: test r9d,r8d
L003c: je short L005c
L003e: movsxd r8,eax
L0041: mov dword ptr [rcx+r8*4+0x10],1
L004a: mov dword ptr [rdx+r8*4+0x10],1
L0053: inc eax
L0055: cmp eax,5
L0058: jl short L003e
L005a: jmp short L0082
L005c: cmp eax,[rcx+8]
L005f: jae short L0087
L0061: movsxd r8,eax
L0064: mov dword ptr [rcx+r8*4+0x10],1
L006d: cmp eax,[rdx+8]
L0070: jae short L0087
L0072: mov dword ptr [rdx+r8*4+0x10],1
L007b: inc eax
L007d: cmp eax,5
L0080: jl short L005c
L0082: add rsp,0x28
L0086: ret
L0087: call 0x00007ffc50fafc00
L008c: int3
C.M2(Int32[],eax
L0006: mov r8d,[rcx+8]
L000a: cmp eax,r8d
L000d: jae short L0036
L000f: movsxd r9,eax
L0012: mov dword ptr [rcx+r9*4+0x10],1
L001b: cmp eax,[rdx+8]
L001e: jae short L0036
L0020: mov dword ptr [rdx+r9*4+0x10],1
L0029: add eax,2
L002c: cmp eax,0xa
L002f: jl short L000a
L0031: add rsp,0x28
L0035: ret
L0036: call 0x00007ffc50fafc00
L003b: int3
M1的长度是M2的两倍!
什么可以解释这一点?它是某种错误吗?
编辑
发现M1为循环创建了一个版本,没有绑定检查,这就是M1更长的原因。问题仍然存在,即使M1根本不执行边界检查,为什么M1的性能仍然较差?
我还运行了BenchmarkDotNet,并验证了对于长度为10的数组,M2的执行速度比M1快20%-30%。
BenchmarkDotNet=v0.12.1,OS=Windows 10.0.14393.3930 (1607/AnniversaryUpdate/Redstone1)
Intel Core i7-4790 CPU 3.60GHz (Haswell),1 CPU,8 logical and 4 physical cores
Frequency=3515622 Hz,Resolution=284.4447 ns,Timer=TSC
.NET Core SDK=3.1.401
[Host] : .NET Core 3.1.7 (CoreCLR 4.700.20.36602,CoreFX 4.700.20.37001),X64 RyuJIT
DefaultJob : .NET Core 3.1.7 (CoreCLR 4.700.20.36602,X64 RyuJIT
| Method | Mean | Error | StdDev | Ratio |
|-------- |---------:|----------:|----------:|------:|
| M1Bench | 4.372 ns | 0.0215 ns | 0.0201 ns | 1.00 |
| M2Bench | 3.350 ns | 0.0340 ns | 0.0301 ns | 0.77 |
解决方法
但是,要知道M1()可以使用很多开销 “快速”路径...如果您的数组不够大,那么开销 将占主导地位并产生违反直觉的结果。
彼得·杜尼奥(Peter Duniho)
为循环类型优化的边界检查选择路径(在JIT中)的开销:
for(int i = 0; i < array.Length; i++)
对于较小的循环不会有好处。
随着循环的增大,消除边界检查变得更加有益,并超越了非优化路径的性能。
非优化循环的示例:
for(int i = 0; i < array.Length; i+=2)
for(int i = 0; i <= array.Length; i++)
for(int i = 0; i < array.Length / 2; i++)
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