C#：为什么函数调用比手动内联更快？

Question

我测量了两种计算 2 的幂的方法的执行时间：

1) 内联

result = b * b;

2) 通过简单的函数调用

result = Power(b);

在调试模式下运行时，一切都按预期进行：调用函数比在线计算要昂贵得多（在线 385 毫秒对 570 毫秒函数调用）。

在发布模式下，我希望编译器能够大大加快函数调用的执行时间，因为编译器会在内部内联非常小的 Power() 函数。但我不希望函数调用比手动内联计算更快。

最令人惊讶的是：在发布版本中，第一次运行需要 109 毫秒，而调用 Power() 的第二次运行只需要 62 毫秒。

函数调用如何比手动内联更快？

这是你的复制程序：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Starting Test");

        // 1. Calculating inline without function call
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();

        for (double d = 0; d < 100000000; d++)
        {
            double res = d * d;
        }

        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Checked: " + sw.ElapsedMilliseconds);

        // 2. Calulating power with function call
        Stopwatch sw2 = Stopwatch.StartNew();

        for (int d = 0; d < 100000000; d++)
        {
            double res = Power(d);
        }

        sw2.Stop();
        Console.WriteLine("Function: " + sw2.ElapsedMilliseconds);

        Console.ReadKey();
    }

    static double Power(double d)
    {
        return d * d;
    }
}

Answer 1

你的测试是错误的。在第二部分中，您使用 int d 而不是双精度。也许它解释了时差。

Answer 2

正如 Xavier 正确发现的那样，您在一个循环中使用 double 并在另一个循环中使用 int。将两者更改为相同的类型将使结果相同 - 我测试过。

此外：您在这里真正衡量的是添加和比较的持续时间。您没有测量d 的平方的持续时间，因为它根本没有发生：在发布版本中，优化器完全删除了循环体，因为没有使用结果。您可以通过注释掉循环体来确认这一点。持续时间相同。

Answer 3

Daniel Hilgarth 是对的，因为未使用结果，所以根本没有进行计算（在调试模式下可能不是这种情况）。试试下面的例子，你会得到正确的结果：

static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("Starting Test");
        var list = new List<int>();
        // 1. Calculating inline without function call
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();

        for (int d = 0; d < 100000000; d++)
        {
            int res = d * d;
            list.Add(res);
        }

        sw.Stop();
        Console.WriteLine("Checked: " + sw.ElapsedMilliseconds);
        // 2. Calulating power with function call

        list = new List<int>();
        Stopwatch sw2 = Stopwatch.StartNew();

        for (int d = 0; d < 100000000; d++)
        {
            int res = Power(d);
            list.Add(res);
        }

        sw2.Stop();
        Console.WriteLine("Function: " + sw2.ElapsedMilliseconds);

        Console.ReadKey();
    }