if 语句被认为是有益的
总结
if (a > max) max = a 形式的语句是确定一组数字的最大值的最快方法。但是循环基础设施本身占用了大部分 CPU 时间，因此这种优化最终是有问题的。
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luisperezphd 的答案很有趣，因为它提供了数字，但我认为该方法存在缺陷：编译器很可能会将比较移出循环，因此答案无法衡量它想要衡量的内容。这解释了控制回路和测量回路之间可以忽略不计的时序差异。
为了避免这种循环优化，我向空控制循环以及所有测量循环添加了一个依赖于循环变量的操作。我模拟了在数字列表中查找最大值的常见用例，并使用了三个数据集：
- 最佳情况：第一个数字是最大值，后面的所有数字都较小
- 最坏情况：每个数字都比前一个大，因此每次迭代的最大值都会改变
- 平均情况：一组随机数
代码见下文。
结果让我很惊讶。在我的 Core i5 2520M 笔记本电脑上，我在 10 亿次迭代中得到了以下结果（在所有情况下，空控件大约需要 2.6 秒）：
-
max = Math.Max(max, a)：最佳情况 2.0 秒 / 最坏情况 1.3 秒 / 平均情况 2.0 秒
-
max = Math.Max(a, max)：1.6 秒最佳情况/2.0 秒最坏情况/1.5 秒平均情况
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max = max > a ? max : a：最佳情况 1.2 秒 / 最坏情况 1.2 秒 / 平均情况 1.2 秒
-
if (a > max) max = a：0.2 秒最佳情况/0.9 秒最坏情况/0.3 秒平均情况
因此，尽管 CPU 流水线很长并且由此产生的分支惩罚，但古老的 if 语句显然是所有模拟数据集的赢家；在最好的情况下，它比 Math.Max 快 10 倍，在最坏的情况下仍然快 30% 以上。
另一个惊喜是Math.Max 的参数顺序很重要。这可能是因为 CPU 分支预测逻辑在两种情况下的工作方式不同，并且根据参数的顺序或多或少地错误预测分支。
但是，大部分 CPU 时间都花在了循环基础架构上，因此最终这种优化充其量是值得怀疑的。它可以显着减少总体执行时间。
由 luisperezphd 更新
我无法将此作为评论，因此将其写在这里而不是作为我的答案的一部分更有意义，以便它在上下文中。
您的理论是有道理的，但我无法重现结果。首先由于某种原因使用您的代码，我的控制循环比包含工作的循环花费的时间更长。
出于这个原因，我在这里制作了相对于最低时间而不是控制循环的数字。结果中的秒数是比最快时间花费的时间。例如，在下面的结果中，最快的时间是 Math.Max(a, max) 最好的情况，所以每个其他结果都代表他们比这花费了多长时间。
以下是我得到的结果：
-
max = Math.Max(max, a)：最佳情况 0.012 秒 / 最坏情况 0.007 秒 / 平均情况 0.028 秒
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max = Math.Max(a, max): 0.000 最佳情况 / 0.021 最坏情况 / 0.019 秒平均情况
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max = max > a ? max : a：最佳情况 0.022 秒 / 最坏情况 0.02 秒 / 平均情况 0.01 秒
-
if (a > max) max = a：最佳情况 0.015 秒 / 最坏情况 0.024 秒 / 平均情况 0.019 秒
我第二次运行它时得到：
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max = Math.Max(max, a)：最佳情况 0.024 秒 / 最坏情况 0.010 秒 / 平均情况 0.009 秒
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max = Math.Max(a, max)：0.001 秒最佳情况/0.000 秒最坏情况/0.018 秒平均情况
-
max = max > a ? max : a：0.011 秒最佳情况/0.005 秒最坏情况/0.018 秒平均情况
-
if (a > max) max = a：0.000 秒最佳情况/0.005 秒最坏情况/0.039 秒平均情况
这些测试的数量足以消除任何异常情况。然而，尽管如此，结果却大不相同。也许数组的大内存分配与它有关。或者可能差异是如此之小，以至于当时计算机上发生的任何其他事情都是变化的真正原因。
请注意，在上面的结果中以 0.000 表示的最快时间约为 8 秒。因此，如果您考虑到当时最长的运行时间是 8.039，那么时间变化大约是 0.5% (0.5%) - 也就是太小了。
电脑
代码在 Windows 8.1、i7 4810MQ 2.8Ghz 上运行并在 .NET 4.0 中编译。
代码修改
我稍微修改了您的代码，以上面显示的格式输出结果。我还添加了额外的代码，以便在开始考虑运行程序集时 .NET 可能需要的任何额外加载时间后等待 1 秒。
此外，我将所有测试运行了两次，以考虑任何 CPU 优化。最后，我将 i 的 int 更改为 unit，这样我就可以运行循环 40 亿次而不是 10 亿次以获得更长的时间跨度。
这可能有点矫枉过正，但一切都是为了尽可能确保测试不受任何这些因素的影响。
您可以在以下位置找到代码：http://pastebin.com/84qi2cbD
代码
using System;
using System.Diagnostics;
namespace ProfileMathMax
{
class Program
{
static double controlTotalSeconds;
const int InnerLoopCount = 100000;
const int OuterLoopCount = 1000000000 / InnerLoopCount;
static int[] values = new int[InnerLoopCount];
static int total = 0;
static void ProfileBase()
{
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
int maxValue;
for (int j = 0; j < OuterLoopCount; j++)
{
maxValue = 0;
for (int i = 0; i < InnerLoopCount; i++)
{
// baseline
total += values[i];
}
}
stopwatch.Stop();
controlTotalSeconds = stopwatch.Elapsed.TotalSeconds;
Console.WriteLine("Control - Empty Loop - " + controlTotalSeconds + " seconds");
}
static void ProfileMathMax()
{
int maxValue;
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
for (int j = 0; j < OuterLoopCount; j++)
{
maxValue = 0;
for (int i = 0; i < InnerLoopCount; i++)
{
maxValue = Math.Max(values[i], maxValue);
total += values[i];
}
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("Math.Max(a, max) - " + stopwatch.Elapsed.TotalSeconds + " seconds");
Console.WriteLine("Relative: " + (stopwatch.Elapsed.TotalSeconds - controlTotalSeconds) + " seconds");
}
static void ProfileMathMaxReverse()
{
int maxValue;
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
for (int j = 0; j < OuterLoopCount; j++)
{
maxValue = 0;
for (int i = 0; i < InnerLoopCount; i++)
{
maxValue = Math.Max(maxValue, values[i]);
total += values[i];
}
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("Math.Max(max, a) - " + stopwatch.Elapsed.TotalSeconds + " seconds");
Console.WriteLine("Relative: " + (stopwatch.Elapsed.TotalSeconds - controlTotalSeconds) + " seconds");
}
static void ProfileInline()
{
int maxValue = 0;
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
for (int j = 0; j < OuterLoopCount; j++)
{
maxValue = 0;
for (int i = 0; i < InnerLoopCount; i++)
{
maxValue = maxValue > values[i] ? values[i] : maxValue;
total += values[i];
}
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("max = max > a ? a : max: " + stopwatch.Elapsed.TotalSeconds + " seconds");
Console.WriteLine("Relative: " + (stopwatch.Elapsed.TotalSeconds - controlTotalSeconds) + " seconds");
}
static void ProfileIf()
{
int maxValue = 0;
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
for (int j = 0; j < OuterLoopCount; j++)
{
maxValue = 0;
for (int i = 0; i < InnerLoopCount; i++)
{
if (values[i] > maxValue)
maxValue = values[i];
total += values[i];
}
}
stopwatch.Stop();
Console.WriteLine("if (a > max) max = a: " + stopwatch.Elapsed.TotalSeconds + " seconds");
Console.WriteLine("Relative: " + (stopwatch.Elapsed.TotalSeconds - controlTotalSeconds) + " seconds");
}
static void Main(string[] args)
{
Random rnd = new Random();
for (int i = 0; i < InnerLoopCount; i++)
{
//values[i] = i; // worst case: every new number biggest than the previous
//values[i] = i == 0 ? 1 : 0; // best case: first number is the maximum
values[i] = rnd.Next(int.MaxValue); // average case: random numbers
}
ProfileBase();
Console.WriteLine();
ProfileMathMax();
Console.WriteLine();
ProfileMathMaxReverse();
Console.WriteLine();
ProfileInline();
Console.WriteLine();
ProfileIf();
Console.ReadLine();
}
}
}