Giriş: C # ile yüksek performanslı kod yazıyorum. Evet, C ++ 'nın bana daha iyi optimizasyon sağlayacağını biliyorum, ancak yine de C # kullanmayı seçiyorum. Bu seçimi tartışmak istemiyorum. Daha ziyade, benim gibi .NET Framework üzerinde yüksek performanslı kod yazmaya çalışanlardan haber almak isterim.
Sorular:
- Aşağıdaki koddaki operatör neden eşdeğer yöntem çağrısından daha yavaş?
- Yöntem, aşağıdaki kodda iki double'ı, içinde iki double bulunan bir yapıdan geçen eşdeğer yönteme göre neden daha hızlı geçiriyor? (A: eski JIT'ler yapıları kötü bir şekilde optimize eder)
- .NET JIT Derleyicisinin basit yapıları yapının üyeleri kadar verimli bir şekilde ele almasını sağlamanın bir yolu var mı? (A: daha yeni JIT edinin)
Bildiğimi düşündüğüm şey: Orijinal .NET JIT Derleyicisi, bir yapı içeren hiçbir şeyi satır içi yapmaz. Tuhaf verilen yapılar, yalnızca yerleşikler gibi optimize edilmesi gereken, ancak doğru olan küçük değer türlerine ihtiyaç duyduğunuzda kullanılmalıdır. Neyse ki, .NET 3.5SP1 ve .NET 2.0SP2'de, JIT Optimizer'da özellikle yapılar için satır içi iyileştirmeler dahil olmak üzere bazı iyileştirmeler yaptılar. (Bunu yaptıklarını tahmin ediyorum çünkü aksi takdirde tanıttıkları yeni Complex yapı korkunç bir performans sergileyecekti ... bu yüzden Complex ekibi muhtemelen JIT Optimizer ekibini zorluyordu.) Dolayısıyla, .NET 3.5 SP1'den önceki herhangi bir dokümantasyon muhtemelen bu konuyla çok ilgili değil.
Testlerim ne gösteriyor: C: \ Windows \ Microsoft.NET \ Framework \ v2.0.50727 \ mscorwks.dll dosyasının sürüm> = 3053 olup olmadığını kontrol ederek daha yeni JIT Optimizer'a sahip olduğumu doğruladım ve bu iyileştirmeleri de almalıyım JIT optimize ediciye. Bununla birlikte, bununla bile, zamanlamalarımın ve sökmeye baktığım her ikisinin de gösterdiği şey:
İki çiftli bir yapıyı geçmek için JIT tarafından üretilen kod, iki ikiliyi doğrudan geçen koddan çok daha az etkilidir.
Bir struct yöntemi için JIT tarafından üretilen kod, bir yapıyı bağımsız değişken olarak ilettiğinizden çok daha verimli bir şekilde 'bu' içinde geçer.
Açıkça bir döngüde olduğu için çarpanla bile, iki çiftli bir yapıyı geçmek yerine iki katlamayı geçerseniz, JIT hala daha iyi satır içi.
Zamanlamalar: Aslında, demonte etmeye baktığımda, döngülerin çoğunun yalnızca Listeden test verilerine eriştiğini fark ettim. Döngünün ek yük kodunu ve verilere erişimi dışarıda bırakırsanız, aynı çağrıları yapmanın dört yolu arasındaki fark önemli ölçüde farklıdır. PlusEqual (Element) yerine PlusEqual (çift, çift) yapmak için 5x'ten 20x'e kadar herhangi bir hızlanma elde ediyorum. Ve + = operatörü yerine PlusEqual (çift, çift) yapmak için 10x - 40x. Vay. Üzgün.
İşte bir dizi zamanlama:
Populating List<Element> took 320ms.
The PlusEqual() method took 105ms.
The 'same' += operator took 131ms.
The 'same' -= operator took 139ms.
The PlusEqual(double, double) method took 68ms.
The do nothing loop took 66ms.
The ratio of operator with constructor to method is 124%.
The ratio of operator without constructor to method is 132%.
The ratio of PlusEqual(double,double) to PlusEqual(Element) is 64%.
If we remove the overhead time for the loop accessing the elements from the List...
The ratio of operator with constructor to method is 166%.
The ratio of operator without constructor to method is 187%.
The ratio of PlusEqual(double,double) to PlusEqual(Element) is 5%.
Kod:
namespace OperatorVsMethod
{
public struct Element
{
public double Left;
public double Right;
public Element(double left, double right)
{
this.Left = left;
this.Right = right;
}
public static Element operator +(Element x, Element y)
{
return new Element(x.Left + y.Left, x.Right + y.Right);
}
public static Element operator -(Element x, Element y)
{
x.Left += y.Left;
x.Right += y.Right;
return x;
}
/// <summary>
/// Like the += operator; but faster.
/// </summary>
public void PlusEqual(Element that)
{
this.Left += that.Left;
this.Right += that.Right;
}
/// <summary>
/// Like the += operator; but faster.
/// </summary>
public void PlusEqual(double thatLeft, double thatRight)
{
this.Left += thatLeft;
this.Right += thatRight;
}
}
[TestClass]
public class UnitTest1
{
[TestMethod]
public void TestMethod1()
{
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
// Populate a List of Elements to multiply together
int seedSize = 4;
List<double> doubles = new List<double>(seedSize);
doubles.Add(2.5d);
doubles.Add(100000d);
doubles.Add(-0.5d);
doubles.Add(-100002d);
int size = 2500000 * seedSize;
List<Element> elts = new List<Element>(size);
stopwatch.Reset();
stopwatch.Start();
for (int ii = 0; ii < size; ++ii)
{
int di = ii % seedSize;
double d = doubles[di];
elts.Add(new Element(d, d));
}
stopwatch.Stop();
long populateMS = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
// Measure speed of += operator (calls ctor)
Element operatorCtorResult = new Element(1d, 1d);
stopwatch.Reset();
stopwatch.Start();
for (int ii = 0; ii < size; ++ii)
{
operatorCtorResult += elts[ii];
}
stopwatch.Stop();
long operatorCtorMS = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
// Measure speed of -= operator (+= without ctor)
Element operatorNoCtorResult = new Element(1d, 1d);
stopwatch.Reset();
stopwatch.Start();
for (int ii = 0; ii < size; ++ii)
{
operatorNoCtorResult -= elts[ii];
}
stopwatch.Stop();
long operatorNoCtorMS = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
// Measure speed of PlusEqual(Element) method
Element plusEqualResult = new Element(1d, 1d);
stopwatch.Reset();
stopwatch.Start();
for (int ii = 0; ii < size; ++ii)
{
plusEqualResult.PlusEqual(elts[ii]);
}
stopwatch.Stop();
long plusEqualMS = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
// Measure speed of PlusEqual(double, double) method
Element plusEqualDDResult = new Element(1d, 1d);
stopwatch.Reset();
stopwatch.Start();
for (int ii = 0; ii < size; ++ii)
{
Element elt = elts[ii];
plusEqualDDResult.PlusEqual(elt.Left, elt.Right);
}
stopwatch.Stop();
long plusEqualDDMS = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
// Measure speed of doing nothing but accessing the Element
Element doNothingResult = new Element(1d, 1d);
stopwatch.Reset();
stopwatch.Start();
for (int ii = 0; ii < size; ++ii)
{
Element elt = elts[ii];
double left = elt.Left;
double right = elt.Right;
}
stopwatch.Stop();
long doNothingMS = stopwatch.ElapsedMilliseconds;
// Report results
Assert.AreEqual(1d, operatorCtorResult.Left, "The operator += did not compute the right result!");
Assert.AreEqual(1d, operatorNoCtorResult.Left, "The operator += did not compute the right result!");
Assert.AreEqual(1d, plusEqualResult.Left, "The operator += did not compute the right result!");
Assert.AreEqual(1d, plusEqualDDResult.Left, "The operator += did not compute the right result!");
Assert.AreEqual(1d, doNothingResult.Left, "The operator += did not compute the right result!");
// Report speeds
Console.WriteLine("Populating List<Element> took {0}ms.", populateMS);
Console.WriteLine("The PlusEqual() method took {0}ms.", plusEqualMS);
Console.WriteLine("The 'same' += operator took {0}ms.", operatorCtorMS);
Console.WriteLine("The 'same' -= operator took {0}ms.", operatorNoCtorMS);
Console.WriteLine("The PlusEqual(double, double) method took {0}ms.", plusEqualDDMS);
Console.WriteLine("The do nothing loop took {0}ms.", doNothingMS);
// Compare speeds
long percentageRatio = 100L * operatorCtorMS / plusEqualMS;
Console.WriteLine("The ratio of operator with constructor to method is {0}%.", percentageRatio);
percentageRatio = 100L * operatorNoCtorMS / plusEqualMS;
Console.WriteLine("The ratio of operator without constructor to method is {0}%.", percentageRatio);
percentageRatio = 100L * plusEqualDDMS / plusEqualMS;
Console.WriteLine("The ratio of PlusEqual(double,double) to PlusEqual(Element) is {0}%.", percentageRatio);
operatorCtorMS -= doNothingMS;
operatorNoCtorMS -= doNothingMS;
plusEqualMS -= doNothingMS;
plusEqualDDMS -= doNothingMS;
Console.WriteLine("If we remove the overhead time for the loop accessing the elements from the List...");
percentageRatio = 100L * operatorCtorMS / plusEqualMS;
Console.WriteLine("The ratio of operator with constructor to method is {0}%.", percentageRatio);
percentageRatio = 100L * operatorNoCtorMS / plusEqualMS;
Console.WriteLine("The ratio of operator without constructor to method is {0}%.", percentageRatio);
percentageRatio = 100L * plusEqualDDMS / plusEqualMS;
Console.WriteLine("The ratio of PlusEqual(double,double) to PlusEqual(Element) is {0}%.", percentageRatio);
}
}
}
IL: (aka, yukarıdakilerden bazıları derlenir)
public void PlusEqual(Element that)
{
00000000 push ebp
00000001 mov ebp,esp
00000003 push edi
00000004 push esi
00000005 push ebx
00000006 sub esp,30h
00000009 xor eax,eax
0000000b mov dword ptr [ebp-10h],eax
0000000e xor eax,eax
00000010 mov dword ptr [ebp-1Ch],eax
00000013 mov dword ptr [ebp-3Ch],ecx
00000016 cmp dword ptr ds:[04C87B7Ch],0
0000001d je 00000024
0000001f call 753081B1
00000024 nop
this.Left += that.Left;
00000025 mov eax,dword ptr [ebp-3Ch]
00000028 fld qword ptr [ebp+8]
0000002b fadd qword ptr [eax]
0000002d fstp qword ptr [eax]
this.Right += that.Right;
0000002f mov eax,dword ptr [ebp-3Ch]
00000032 fld qword ptr [ebp+10h]
00000035 fadd qword ptr [eax+8]
00000038 fstp qword ptr [eax+8]
}
0000003b nop
0000003c lea esp,[ebp-0Ch]
0000003f pop ebx
00000040 pop esi
00000041 pop edi
00000042 pop ebp
00000043 ret 10h
public void PlusEqual(double thatLeft, double thatRight)
{
00000000 push ebp
00000001 mov ebp,esp
00000003 push edi
00000004 push esi
00000005 push ebx
00000006 sub esp,30h
00000009 xor eax,eax
0000000b mov dword ptr [ebp-10h],eax
0000000e xor eax,eax
00000010 mov dword ptr [ebp-1Ch],eax
00000013 mov dword ptr [ebp-3Ch],ecx
00000016 cmp dword ptr ds:[04C87B7Ch],0
0000001d je 00000024
0000001f call 75308159
00000024 nop
this.Left += thatLeft;
00000025 mov eax,dword ptr [ebp-3Ch]
00000028 fld qword ptr [ebp+10h]
0000002b fadd qword ptr [eax]
0000002d fstp qword ptr [eax]
this.Right += thatRight;
0000002f mov eax,dword ptr [ebp-3Ch]
00000032 fld qword ptr [ebp+8]
00000035 fadd qword ptr [eax+8]
00000038 fstp qword ptr [eax+8]
}
0000003b nop
0000003c lea esp,[ebp-0Ch]
0000003f pop ebx
00000040 pop esi
00000041 pop edi
00000042 pop ebp
00000043 ret 10h