c# - 为什么 Enumerable.Range 比直接 yield 循环更快？

Question

下面的代码正在检查执行相同解决方案的三种不同方法的性能。

    public static void Main(string[] args)
    {
        // for loop
        {
            Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();

            int accumulator = 0;
            for (int i = 1; i <= 100000000; ++i)
            {
                accumulator += i;
            }

            sw.Stop();

            Console.WriteLine("time = {0}; result = {1}", sw.ElapsedMilliseconds, accumulator);
        }

        //Enumerable.Range
        {
            Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();

            var ret = Enumerable.Range(1, 100000000).Aggregate(0, (accumulator, n) => accumulator + n);

            sw.Stop();
            Console.WriteLine("time = {0}; result = {1}", sw.ElapsedMilliseconds, ret);
        }

        //self-made IEnumerable<int>
        {
            Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();

            var ret = GetIntRange(1, 100000000).Aggregate(0, (accumulator, n) => accumulator + n);

            sw.Stop();
            Console.WriteLine("time = {0}; result = {1}", sw.ElapsedMilliseconds, ret);
        }
    }

    private static IEnumerable<int> GetIntRange(int start, int count)
    {
        int end = start + count;

        for (int i = start; i < end; ++i)
        {
            yield return i;
        }
    }
}

结果是:

time = 306; result = 987459712
time = 1301; result = 987459712
time = 2860; result = 987459712

“for 循环”比其他两种解决方案更快也就不足为奇了，因为 Enumerable.Aggregate 需要更多的方法调用。然而，令我惊讶的是“Enumerable.Range”比“自制的IEnumerable”更快。我认为 Enumerable.Range 会比简单的 GetIntRange 方法有更多的开销。

这可能是什么原因？

Answer 1

为什么 Enumerable.Range 应该比您自制的 GetIntRange 慢？事实上，如果 Enumerable.Range 定义为

public static class Enumerable {
    public static IEnumerable<int> Range(int start, int count) {
        var end = start + count;
        for(var current = start; current < end; ++current) {
            yield return current;
        }
    }
}

那么它应该和你自制的 GetIntRange 一样快。这实际上是 Enumerable.Range 的引用实现，编译器或程序员没有任何技巧。

您可能希望将您的 GetIntRange 和 System.Linq.Enumerable.Range 与以下实现进行比较(当然，正如 Rob 指出的那样，在 Release模式下编译) .相对于编译器从迭代器 block 生成的内容，此实现可能会略有优化。

public static class Enumerable {
    public static IEnumerable<int> Range(int start, int count) {
        return new RangeEnumerable(start, count);
    }
    private class RangeEnumerable : IEnumerable<int> {
        private int _Start;
        private int _Count;
        public RangeEnumerable(int start, int count) {
            _Start = start;
            _Count = count;
        }
        public virtual IEnumerator<int> GetEnumerator() {
            return new RangeEnumerator(_Start, _Count);
        }
        IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator() {
            return GetEnumerator();
        }
    }
    private class RangeEnumerator : IEnumerator<int> {
        private int _Current;
        private int _End;
        public RangeEnumerator(int start, int count) {
            _Current = start - 1;
            _End = start + count;
        }
        public virtual void Dispose() {
            _Current = _End;
        }
        public virtual void Reset() {
            throw new NotImplementedException();
        }
        public virtual bool MoveNext() {
            ++_Current;
            return _Current < _End;
        }
        public virtual int Current { get { return _Current; } }
        object IEnumerator.Current { get { return Current; } }
    }
}