降低 C# for-loop 的性能以获得比 C for-loop 更大的范围

Question

当我从 C# 调用 ummanaged dll 时，我已经对 C# 和 C 中 for-loop 的性能进行了一些测试...

结果令我惊讶的是，随着循环越过更大的范围，C# 的性能与 C 相比有所下降。对于更小的范围，C# 表现出优于 C....但是，作为上限for-loop 增加，C# 的性能与 C 相比下降....

这是我的测试代码......

    [DllImport("Testing.dll", CallingConvention =  CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern int SumLoop(int lowLimit, int highLimit);

    public static void Main(string[] args)
    {
        const int LowerRange = 1;
        const int HigherRange = 1000000;

        // Test with C# For Loop
        var watch1 = new Stopwatch();
        watch1.Start();
        int sum = 0;
        for (int i = LowerRange; i <= HigherRange; i++)
        {
            sum += i;
        }
        watch1.Stop();

        long elapseTime1 = watch1.ElapsedMilliseconds;

        // Test with C-for loop
        var watch2 = new Stopwatch();
        watch2.Start();
        int sumFromC = SumLoop(LowerRange , HigherRange);
        long elapseTime2 = watch2.ElapsedMilliseconds;
   }

Testing.dll：

__declspec(dllexport) int SumLoop(int lowLimit, int highLimit)
{
    int idx;
    int totalSum = 0;
    for(idx = lowLimit;idx<= highLimit; idx= idx +1)
    {
        totalSum += idx;
    }
    return totalSum;
}

测试结果：

测试 1：

更高的范围：1000000

C# 循环：4 毫秒

C 循环：9 毫秒

测试 2：

更高的范围：10000000

C# 循环：53 毫秒

C 循环：36 毫秒

测试 3：

更高的范围：100000000

C# 循环：418 毫秒

C 循环：343 毫秒

在这里，我开始进行上面的测试，目的是 C for 循环的性能将优于 C# 循环，但这与我的理解完全相反，并同意 question 并同意......但是当我增加上限时for 循环的范围，C 的性能比 C# 好...

现在，我在想这是测试方法错误还是预期的性能结果？

Answer 1

这里发生的情况是您忽略了使用 P/Invoke 调用 C 函数的固定开销。

C 函数将比 C# 版本更快，但是因为调用它的开销相对较大，C 函数对于小型数组会显得较慢，因为调用开销相对较大占总时间的比例。

但是，随着您增加集合的大小，开销在总时间中所占的比例会越来越小，直到 C 版本的额外速度出现并且您开始看到它运行得更快。

如果您查看 C# 函数的时间，您会发现它确实与 N 或多或少呈线性增加，这是您所期望的。将 N 增加 100 倍后，将 T = 4 与 T = 418 进行比较。这正是您所期望的。但由于上述原因，C 次似乎并没有线性增加。

顺便说一句，如果你至少需要两个时间，你可以使用联立方程来求解：

T = K + XN

其中 K 是固定开销，X 是每个元素的开销。

我根据您的时间计算得出，调用非托管代码的固定开销约为 5.6 毫秒，每个元素的开销为 3.373737 x 10^-6 毫秒。

这个开销似乎有点大，但我猜测量的数据有些不准确。