C＃泛型性能与接口

Question

考虑以下C＃代码：

interface IFace
{
    void Do();
}

class Foo: IFace
{
    public void Do() { /* some action */ }
}

class Bar
{
    public void A(Foo foo) 
    {
        foo.Do();
    }

    public void B<T>(T foo)
        where T: IFace
    {
        foo.Do();
    }

    public void C(IFace foo)
    {
        foo.Do();
    }

    public void D<T>(T foo)
        where T: class, IFace
    {
        foo.Do();
    }
}

具有以下用途：

Foo foo = new Foo();
Bar bar = new Bar();

MeasureExecutionTime(() => bar.A(foo), "A");
MeasureExecutionTime(() => bar.B(foo), "B");
MeasureExecutionTime(() => bar.C(foo), "C");
MeasureExecutionTime(() => bar.D(foo), "D");

结果（VS2015，.NET 4.5.2）是：

答：3,00 ns / op，333,4 mop / s

B：5,74 ns / op，174,3 mop / s

C：5,55 ns / op，180,3 mop / s

D：5,64 ns / op，177,4 mop / s

我想知道为什么使用泛型方法B在x86和x64模式（如C ++模板与虚拟调用）中使用接口完全没有优势。 通用方法甚至比非通用的基于接口的方法稍慢（这种效果是稳定的，并且在交换B和C测量时保持不变）。

附录：MeasureExecutionTime代码可以在这里找到： https ：//gist.github.com/anonymous/9d60f5d09868ed3a00ec00f413f6afb0

更新：我在Mono上测试了代码，结果如下：

andrew @ ubuntu-nas：/ data / mono / json / x64 $ mono Test.exe

答：3.40 ns / op，294.0 mop / s

B：3.40 ns / op，293.7 mop / s

C：6.80 ns / op，147.1 mop / s

D：3.40 ns / op，294.2 mop / s

生成的IL代码可以在这里找到： https ： //gist.github.com/anonymous/58df84eda906e83c64ce1b4fdc5497fb

除方法D外，MS和Mono生成相同的IL代码。 然而，它无法解释方法B的差异。 如果我在没有重新编译的情况下通过Mono运行MS生成的代码，则方法D的结果将与B相同。

Answer 1

我想知道为什么使用泛型方法B在x86和x64模式（如C ++模板与虚拟调用）中使用接口完全没有优势。

CLR泛型不是C ++模板。

模板基本上是一种搜索和替换机制; 如果您有十个模板实例，则会生成十个源代码副本，并进行全部编译和优化。 这样可以在编译时改进优化，以防止增加编译时间和增加二进制文件大小。

相反，泛型由C＃编译器编译一次到IL，然后通过抖动为通用的每个实例化生成代码。 但是 ，作为实现细节，为类型参数提供引用类型的所有实例都使用相同的生成代码。 因此，如果你有一个方法C<T>.M(T t) ，并且调用T是字符串和IList，那么x86（或其他）代码只生成一次并用于两种情况。

因此，虚拟函数调用或接口调用不会产生任何惩罚。 （使用相似但有些不同的机制。）如果在方法内部调用T.ToString() ，那么抖动不会说“哦，我碰巧知道如果T是字符串，那么ToString是一个身份;我会忽略虚函数调用“，或内联体，或任何此类事物。

此优化会减少jit时间，减少内存使用量，以减少稍慢的调用。

如果性能权衡不是您想要的，那么不要使用泛型，接口或虚函数调用。

Answer 2

如果您编译并查看IL，您将看到通用版本与非通用接口版本完全相同，首先进行额外的类型约束检查，这使得它稍慢，尽管实际代码中的差异可能微不足道无论如何。 即使是接口上的虚拟调用也会产生更大的差异，干净的代码通常比这里或那里的纳秒更重要。

https://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.reflection.emit.opcodes.constrained(v=vs.110).aspx

Bar.A:
IL_0000:  ldarg.1     
IL_0001:  callvirt    UserQuery+Foo.Do
IL_0006:  ret         

Bar.B:
IL_0000:  ldarga.s    01 
IL_0002:  constrained. 01 00 00 1B 
IL_0008:  callvirt    UserQuery+IFace.Do
IL_000D:  ret         

Bar.C:
IL_0000:  ldarg.1     
IL_0001:  callvirt    UserQuery+IFace.Do
IL_0006:  ret   

.net中的泛型与C ++中的模板不同。

Answer 3

我认为这是因为与传递接口类型参数相比，您正在进行接口约束检查和通用本身。 但差别并不大。