具有单个对象字段的结构如何能比原始对象更快？
我有一个struct保存单个object字段，使对象的工作更容易。 我想测试性能（我预计有些降级），但是我得到了非常令人惊讶的结果。 带有struct的版本实际上更快：
无框：8.08秒
带框：7.76秒
这怎么可能？
以下是重现结果的完整测试代码。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace ConsoleApplication68
{
partial class Program
{
private const int Iterations = 100000000;
static void Main(string[] args)
{
// Force JIT compilation.
TimeWithoutBox(new MyObject());
TimeWithoutBox(7);
TimeBox(new MyObject());
TimeBox(7);
// The tests.
var withoutBox = new TimeSpan();
var box = new TimeSpan();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
withoutBox += TimeWithoutBox(new MyObject());
withoutBox += TimeWithoutBox(7);
box += TimeBox(new MyObject());
box += TimeBox(7);
}
Console.WriteLine("Without box: " + withoutBox);
Console.WriteLine("With box: " + box);
Console.ReadLine();
}
private static TimeSpan TimeBox(object value)
{
var box = new MyBox(value);
var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
for (int i = 0; i < Iterations; i++)
{
TestBox(box);
}
return stopwatch.Elapsed;
}
private static TimeSpan TimeWithoutBox(object value)
{
var stopwatch = Stopwatch.StartNew();
for (int i = 0; i < Iterations; i++)
{
TestWithoutBox(value);
}
return stopwatch.Elapsed;
}
[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
private static void TestBox(MyBox box)
{
if (box.IsDouble)
TakeDouble((double)box.Value);
else if (box.IsObject)
TakeObject((MyObject)box.Value);
}
[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
private static void TestWithoutBox(object box)
{
if (box.GetType() == typeof(double))
TakeDouble((double)box);
else if (box.GetType() == typeof(MyObject))
TakeObject((MyObject)box);
}
[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
private static void TakeDouble(double value)
{
// Empty method to force consuming the cast.
}
[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
private static void TakeObject(MyObject value)
{
// Empty method to force consuming the cast.
}
}
struct MyBox
{
private readonly object _value;
public object Value
{
get { return _value; }
}
public MyBox(object value)
{
_value = value;
}
public bool IsDouble
{
get { return _value.GetType() == typeof(double); }
}
public bool IsObject
{
get { return _value.GetType() == typeof(MyObject); }
}
}
class MyObject
{
}
}
编辑：
我已经将IsDouble和IsObject测试更改为与其他测试具有相同的语句。 我重新执行了应用程序，结果时间完全相同。
EDIT2：
此代码使用发布版本在没有附加调试器32位编译测试; .NET 4.5和Visual Studio 2012.针对64位编译提供了截然不同的结果; 在我的机器上：
无框：8.23秒
带框：16.99秒
我复制了确切的代码，在没有调试器的情况下运行它（两者都很重要！），并在x64上运行。 结果：
Without box: 00:00:07.9650541
With box: 00:00:16.0958162
将测试更改为：
[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
private static void TestBox(MyBox box)
{
if (box.Value.GetType() == typeof(double))
TakeDouble((double)box.Value);
else if (box.Value.GetType() == typeof(MyObject))
TakeObject((MyObject)box.Value);
}
使运行时间几乎相等：
Without box: 00:00:07.9488281
With box: 00:00:08.6084029
为什么？ 因为JIT决定不内联IsDouble和手动内联帮助。 这很奇怪，因为它是一个很小的功能。 第13行的call是这个电话。
现在为什么仍然存在一些性能差异？ .NET JIT不是那里最好的编译器......可能有些指令有点不同。 您可以通过比较两个版本的反汇编来找出答案。 我没有时间这样做，因为我预计这种差异是相当无关紧要的。
我希望一个C编译器来解决这个问题。 结构应该像它包含的单个object成员一样行为。 小方法应该内联。 今天的编译器技术绝对是可行的。 我们希望下一代JIT和NGEN可以做到这一点。 目前正在开发新的JIT（RyuJIT），他们正在将VC后端的优化转移到NGEN（最近宣布）。
上一篇: How can a struct with a single object field be faster than a raw object?