與C＃相比，簡單循環上的F＃代碼性能不佳 - 為什么？

Question

我想知道為什么我在C＃和F＃中顯然相同的算法之間得到如此不同的結果。

F＃代碼變體：

open System
{ 1I..(bigint (Int32.MaxValue / 100)) } |> Seq.sum

let mutable sum = 0I
for i in 1I..(bigint (Int32.MaxValue / 100)) do
    sum <- sum + i
sum

let sum = ref 0I
for i in 1I..(bigint (Int32.MaxValue / 100)) do
    sum := !sum + i
sum

完整的F＃代碼（4s）：

[<EntryPoint>]
let main argv = 
    let sw = new Stopwatch()
    sw.Start()
    printfn "%A" ({ 1I..(bigint (Int32.MaxValue / 100)) } |> Seq.sum)
    sw.Stop()
    printfn "took %A" sw.Elapsed
    Console.ReadKey() |> ignore
    0

完整的C＃代碼（22s）：

static void Main(string[] args)
{
    Stopwatch sw = new Stopwatch();
    sw.Start();
    BigInteger sum = new BigInteger(0);
    BigInteger max = new BigInteger(Int32.MaxValue / 100);
    Console.WriteLine(max);
    for (BigInteger i = new BigInteger(1); i <= max; ++i)
    {
        sum += i;
    }
    sw.Stop();
    Console.WriteLine(sum);
    Console.WriteLine(sw.Elapsed);
    Console.ReadKey();
}

F＃代碼在其任何變體上都需要超過22秒（我假設不同的實現會產生不同的運行時間，但似乎並非如此）。 另一方面，C＃代碼似乎更快。 兩者都產生相同的最終總和結果，所以我猜算法是等價的。 我仔細檢查過，F＃代碼似乎是用--optimize+標志編譯的。

難道我做錯了什么？

Answer 1

轉換F＃代碼

{ 1I..(bigint (Int32.MaxValue / 100)) } |> Seq.sum;;
Real: 00:00:14.014, CPU: 00:00:14.196, GC gen0: 1743, gen1: 0

至

let mutable t = 1I
let mutable res = 0I
let max = bigint (Int32.MaxValue / 100)
while t < max do             
    res <- res + t
    t <- t + 1I;;
Real: 00:00:05.379, CPU: 00:00:05.450, GC gen0: 748, gen1: 0

接近三倍的速度，也更接近原始的C＃代碼。

最可能的原因是{...}和for i in ...創建了一個虛擬seq 。 通過刪除它，您可以避免seq開銷。

編輯

出於某種原因，F＃為此代碼生成了大量的IL，並使用了一個非常奇怪的比較。

如果我們明確強制比較，速度加倍（這有點荒謬）

對於我來說，這段代碼與C＃完全相同（單聲道）。

let mutable t = 1I
let mutable res = 0I
let max = (bigint (Int32.MaxValue / 100));;
while System.Numerics.BigInteger.op_GreaterThan(max,t) do             
     res <- res + t;t<-System.Numerics.BigInteger.op_Increment(t) 
printfn "%A" res

但是不必要地冗長。

我可能會提交一個編譯錯誤。

Answer 2

這是我能想到的最快/最短的功能版本 - 它通過使用一系列int來欺騙一點。 它大約和John Palmer在Mono上的版本一樣快。

{1..(System.Int32.MaxValue/100)} |> Seq.sumBy (fun x -> bigint(x)) |> printfn "%A"

我還制作了John Palmer所做的功能版本，但有一個例外，它包含總和中的最大值以匹配上述基於序列的版本：

let rec sum (cnt:bigint) (acc:bigint) (max:bigint) =
    if bigint.op_LessThanOrEqual(cnt,max) then
        sum (bigint.op_Increment(cnt)) (acc+cnt) max
    else
        acc

sum 1I 0I (bigint (System.Int32.MaxValue / 100)) |> printfn "%A"