爲什麼常規乘法運算符比BigMul方法效率更高？

Question

我已經搜索了* operator和Math.BigMul method之間的差異，但什麼都沒發現。所以我決定我會試着互相測試他們的效率。請看下面的代碼：

public class Program 
{ 
    static void Main() 
    { 

     Stopwatch MulOperatorWatch = new Stopwatch(); 
     Stopwatch MulMethodWatch = new Stopwatch(); 

     MulOperatorWatch.Start(); 
     // Creates a new MulOperatorClass to perform the start method 100 times. 
     for (int i = 0; i < 100; i++) 
     { 
      MulOperatorClass mOperator = new MulOperatorClass(); 
      mOperator.start(); 

     } 
     MulOperatorWatch.Stop(); 

     MulMethodWatch.Start(); 
     for (int i = 0; i < 100; i++) 
     { 
      MulMethodClass mMethod = new MulMethodClass(); 
      mMethod.start(); 
     } 
     MulMethodWatch.Stop(); 

     Console.WriteLine("Operator = " + MulOperatorWatch.ElapsedMilliseconds.ToString()); 
     Console.WriteLine("Method = " + MulMethodWatch.ElapsedMilliseconds.ToString()); 
     Console.ReadLine(); 
    } 

    public class MulOperatorClass 
    { 
     public void start() 
     { 
      List<long> MulOperatorList = new List<long>(); 
      for (int i = 0; i < 15000000; i++) 
      { 
       MulOperatorList.Add(i * i); 
      } 
     } 
    } 

    public class MulMethodClass 
    { 
     public void start() 
     { 
      List<long> MulMethodList = new List<long>(); 
      for (int i = 0; i < 15000000; i++) 
      { 
       MulMethodList.Add(Math.BigMul(i,i)); 
      } 
     } 
    } 
} 

概括起來：我創建了兩個類 - MulMethodClass和MulOperatorClass執行兩個start方法，填補List<long型與i multiply by i多次值的varible。這些方法之間的唯一區別是在操作符類中使用* operator，並且在方法類中使用Math.BigMul。

我創建了這些類中的每一個的100個實例，只是爲了防止和溢出列表（我無法創建1000000000個項目列表）。

然後我測量100個類中每個類執行所花費的時間。結果是相當奇特：我已經做了這個過程大約15倍，平均結果（以毫秒爲單位）：

操作= 20357

方法= 24579

即約4.5秒差，我認爲是很多。我查看了BigMul method的源代碼 - 它使用了* operator，並且幾乎做了同樣的事情。

所以，我quesitons：

• 爲什麼這樣的方法甚至存在嗎？它完全一樣。
• 如果它完全一樣，爲什麼這兩者之間存在巨大的效率差異？

我只是好奇:)

Answer 1

Microbenchmarking是藝術。你說得對，這個方法在x86上慢10％左右。在x64上的速度相同。請注意，您必須乘以兩個長整數，因此((long)i) * ((long)i)，因爲它是BigMul！

現在，一些簡單的規則，如果你想微基準：

A）不要在基準比較的代碼分配內存......你不想在GC運行（您正在擴大List<>）

B）預分配定時區之外的存儲器（運行代碼之前創建List<>與右容量）

C）運行基準之前的方法中的至少一次或兩次。 D）儘量不要做除了基準測試以外的任何事情，而是強制編譯器運行你的代碼。例如，根據操作的結果檢查始終爲真的條件，如果爲false則拋出異常通常足以欺騙編譯器。

static void Main() 
{ 
    // Check x86 or x64 
    Console.WriteLine(IntPtr.Size == 4 ? "x86" : "x64"); 

    // Check Debug/Release 
    Console.WriteLine(IsDebug() ? "Debug, USELESS BENCHMARK" : "Release"); 

    // Check if debugger is attached 
    Console.WriteLine(System.Diagnostics.Debugger.IsAttached ? "Debugger attached, USELESS BENCHMARK!" : "Debugger not attached"); 

    // High priority 
    Process.GetCurrentProcess().PriorityClass = ProcessPriorityClass.High; 

    Stopwatch MulOperatorWatch = new Stopwatch(); 
    Stopwatch MulMethodWatch = new Stopwatch(); 

    // Prerunning of the benchmarked methods 
    MulMethodClass.start(); 
    MulOperatorClass.start(); 

    { 
     // No useless method allocation here 
     MulMethodWatch.Start(); 

     for (int i = 0; i < 100; i++) 
     { 
      MulMethodClass.start(); 
     } 

     MulMethodWatch.Stop(); 
    } 

    { 
     // No useless method allocation here 
     MulOperatorWatch.Start(); 

     for (int i = 0; i < 100; i++) 
     { 
      MulOperatorClass.start(); 
     } 

     MulOperatorWatch.Stop(); 
    } 


    Console.WriteLine("Operator = " + MulOperatorWatch.ElapsedMilliseconds.ToString()); 
    Console.WriteLine("Method = " + MulMethodWatch.ElapsedMilliseconds.ToString()); 
    Console.ReadLine(); 
} 

public class MulOperatorClass 
{ 
    // The method is static. No useless memory allocation 
    public static void start() 
    { 
     for (int i = 2; i < 15000000; i++) 
     { 
      // This condition will always be false, but the compiler 
      // won't be able to remove the code 
      if (((long)i) * ((long)i) == ((long)i)) 
      { 
       throw new Exception(); 
      } 
     } 
    } 
} 

public class MulMethodClass 
{ 
    public static void start() 
    { 
     // The method is static. No useless memory allocation 
     for (int i = 2; i < 15000000; i++) 
     { 
      // This condition will always be false, but the compiler 
      // won't be able to remove the code 
      if (Math.BigMul(i, i) == i) 
      { 
       throw new Exception(); 
      } 
     } 
    } 
} 

private static bool IsDebug() 
{ 
    // Taken from http://stackoverflow.com/questions/2104099/c-sharp-if-then-directives-for-debug-vs-release 
    object[] customAttributes = Assembly.GetExecutingAssembly().GetCustomAttributes(typeof(DebuggableAttribute), false); 

    if ((customAttributes != null) && (customAttributes.Length == 1)) 
    { 
     DebuggableAttribute attribute = customAttributes[0] as DebuggableAttribute; 
     return (attribute.IsJITOptimizerDisabled && attribute.IsJITTrackingEnabled); 
    } 

    return false; 
} 

E）如果你真的確定你的代碼是好的，請嘗試更改）測試的順序

f將你的程序在更高的優先級

但很高興:-)

至少另一個人有同樣的問題，並寫了一篇博客文章：http://reflectivecode.com/2008/10/mathbigmul-exposed/

他做了同樣的錯誤。