c# - 与 C# 相比，简单循环上的 F# 代码性能较差 - 为什么？

Question

我想知道为什么在 C# 和 F# 中看似相同的算法之间会得到如此不同的结果。

F# 代码变体:

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# 代码(4 秒):

[<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# 代码(22 秒):

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# 代码在其任何变体上都需要超过 22 秒(我假设不同的实现会产生不同的运行时间，但事实似乎并非如此)。另一方面，C# 代码似乎要快得多。两者都产生相同的最终总和结果，所以我猜这些算法是等价的。我仔细检查了一下，F# 代码似乎是使用 --optimize+ 标志编译的。

我做错了什么吗？

Answer 1

从中转换 F# 代码

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

到

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

大约三倍的速度，也更接近原始的 C# 代码。

最可能的原因是 {...} 和 for i in ... 都创建了一个虚拟 seq。通过删除它，您可以避免 seq 开销。

编辑

出于某种原因，F# 为这段代码生成了大量的 IL，并且使用了非常奇怪的比较。

如果我们明确强制比较，速度会翻倍(这有点荒谬)

对我来说，此代码的速度几乎与 C# 完全相同(单声道)。

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

但是不必要的冗长。

我可能会提交一个关于此的编译器错误。