我同时使用C ++和C#,我想到的是,是否可以在C#中使用泛型来消除接口上的虚函数调用。考虑以下:
int Foo1(IList<int> list)
{
int sum = 0;
for(int i = 0; i < list.Count; ++i)
sum += list[i];
return sum;
}
int Foo2<T>(T list) where T : IList<int>
{
int sum = 0;
for(int i = 0; i < list.Count; ++i)
sum += list[i];
return sum;
}
/*...*/
var l = new List<int>();
Foo1(l);
Foo2(l);
在Foo1内部,每次访问list.Count和list [i]都会导致虚函数调用。如果这是使用模板的C ++,那么在调用Foo2时,编译器将能够看到虚拟函数调用可以被省略和内联,因为具体类型在模板实例化时已知。
但这同样适用于C#和泛型吗?当你调用Foo2(l)时,在编译时就知道T是List,因此list.Count和list [i]不需要涉及虚函数调用。首先,这是一个有效的优化,并没有可怕的破坏?如果是这样,编译器/ JIT是否足够聪明以进行此优化?
这是一个有趣的问题,但不幸的是,你“欺骗”系统的方法不会提高你的程序效率。如果可以,编译器可以相对轻松地为我们做!
你在打电话时是对的 IList<T>
通过接口引用,方法在运行时调度,因此无法内联。因此来电 IList<T>
方法如 Count
并且将通过接口调用索引器。
另一方面,通过将其重写为通用方法,您无法获得任何性能优势(至少不能使用当前的C#编译器和.NET4 CLR)。
为什么不?首先是一些背景。 C#泛型工作是编译器编译具有可替换参数的泛型方法,然后在运行时使用实际参数替换它们。你已经知道了。
但是该方法的参数化版本不再了解变量类型,而是在编译时。在这种情况下,所有编译器都知道 Foo2
就是它 list
是一个 IList<int>
。我们在通用中有相同的信息 Foo2
我们在非泛型中做的 Foo1
。
事实上,为了避免代码膨胀,JIT编译器只生成泛型方法的单个实例。 所有参考类型。这里是 Microsoft文档 描述了这种替换和实例化:
如果客户端指定了引用类型,则JIT编译器将使用Object替换服务器IL中的泛型参数,并将其编译为本机代码。该代码将用于对引用类型的任何进一步请求,而不是泛型类型参数。请注意,这样JIT编译器只重用实际代码。实例仍然根据托管堆的大小进行分配,并且没有强制转换。
这意味着JIT编译器的方法版本(对于引用类型)是 不安全 但这并不重要,因为编译器在编译时确保了所有类型安全性。但更重要的是,对于您的问题,没有任何途径可以执行内联并获得性能提升。
编辑: 最后,根据经验,我刚刚完成了两者的基准测试 Foo1
和 Foo2
它们产生相同的性能结果。换一种说法, Foo2
是 不 比任何更快 Foo1
。
让我们添加一个“无法使用”的版本 Foo0
比较:
int Foo0(List<int> list)
{
int sum = 0;
for (int i = 0; i < list.Count; ++i)
sum += list[i];
return sum;
}
这是性能比较:
Foo0 = 1719
Foo1 = 7299
Foo2 = 7472
Foo0 = 1671
Foo1 = 7470
Foo2 = 7756
所以你可以看到 Foo0
,可以内联,比其他两个快得多。你也可以看到 Foo2
稍微慢一点,而不是在任何接近的地方 Foo0
。
这是一个有趣的问题,但不幸的是,你“欺骗”系统的方法不会提高你的程序效率。如果可以,编译器可以相对轻松地为我们做!
你在打电话时是对的 IList<T>
通过接口引用,方法在运行时调度,因此无法内联。因此来电 IList<T>
方法如 Count
并且将通过接口调用索引器。
另一方面,通过将其重写为通用方法,您无法获得任何性能优势(至少不能使用当前的C#编译器和.NET4 CLR)。
为什么不?首先是一些背景。 C#泛型工作是编译器编译具有可替换参数的泛型方法,然后在运行时使用实际参数替换它们。你已经知道了。
但是该方法的参数化版本不再了解变量类型,而是在编译时。在这种情况下,所有编译器都知道 Foo2
就是它 list
是一个 IList<int>
。我们在通用中有相同的信息 Foo2
我们在非泛型中做的 Foo1
。
事实上,为了避免代码膨胀,JIT编译器只生成泛型方法的单个实例。 所有参考类型。这里是 Microsoft文档 描述了这种替换和实例化:
如果客户端指定了引用类型,则JIT编译器将使用Object替换服务器IL中的泛型参数,并将其编译为本机代码。该代码将用于对引用类型的任何进一步请求,而不是泛型类型参数。请注意,这样JIT编译器只重用实际代码。实例仍然根据托管堆的大小进行分配,并且没有强制转换。
这意味着JIT编译器的方法版本(对于引用类型)是 不安全 但这并不重要,因为编译器在编译时确保了所有类型安全性。但更重要的是,对于您的问题,没有任何途径可以执行内联并获得性能提升。
编辑: 最后,根据经验,我刚刚完成了两者的基准测试 Foo1
和 Foo2
它们产生相同的性能结果。换一种说法, Foo2
是 不 比任何更快 Foo1
。
让我们添加一个“无法使用”的版本 Foo0
比较:
int Foo0(List<int> list)
{
int sum = 0;
for (int i = 0; i < list.Count; ++i)
sum += list[i];
return sum;
}
这是性能比较:
Foo0 = 1719
Foo1 = 7299
Foo2 = 7472
Foo0 = 1671
Foo1 = 7470
Foo2 = 7756
所以你可以看到 Foo0
,可以内联,比其他两个快得多。你也可以看到 Foo2
稍微慢一点,而不是在任何接近的地方 Foo0
。
这实际上确实有效,并且(如果函数不是虚拟的)会导致非虚拟调用。原因在于,与C ++不同,CLR泛型在JIT时为每个唯一的通用参数集定义一个特定的具体类(通过尾随1,2等反射表示)。如果该方法是虚拟的,则将导致虚拟调用,如任何具体的,非虚拟的,非泛型的方法。
关于.net泛型需要记住的是:
Foo<T>;
然后
Foo<Int32>
是运行时的有效类型,独立且不同
Foo<String>
,并相应地处理所有虚拟和非虚拟方法。这就是你可以创建一个的原因
List<Vehicle>
并为其添加Car,但您无法创建类型的变量
List<Vehicle>
并将其值设置为。的实例
List<Car>
。它们有不同的类型,但前者有一个 Add(...)
带参数的方法 Vehicle
,超类型 Car
。