Почему реализация, предоставляемая по умолчанию для List и других структур данных, работает быстрее, чем идентичная реализация, сделанная с нуля, и в чем причины разницы в производительности? 

Почему метод list.Add работает быстрее, чем его точная копия, несмотря на то, что в последней присутствует дополнительная строчка с увеличением _version++? <b>Дизассемблер показывает, что код сложнее, но при этом он выполняется быстрее - в чем же дело, загадка Жака Фреско?</b> <br/> Возможно, в моем бенчмарке есть какие-то упущения, хотя я не вижу причин, по которым что-то могло бы пойти не так. Значит, существуют скрытые оптимизации, но где можно о них подробнее узнать? Пусть List не является частичным классом, тем не менее, точная копия должна работать аналогично. <br/> <pre><code class="cs">public class ListMy
   {

       public int[] _items;
       public int _size;
       public int Count =&gt; _size; 
       public ListMy(int capacity = 4)
       {
           _items = new int[0];
       }

       public int capacity =&gt; _items.Length;
       [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
       public void Add(int item)
       {
           int[] array = _items;
           int size = _size;
           if ((uint)size &lt; (uint)array.Length)
           {
               _size = size + 1;
               array[size] = item;
           }
           else
           {
               AddWithResize(item);
           }
       }   
       // Non-inline from List.Add to improve its code quality as uncommon path
       [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
       private void AddWithResize(int item)
       {
           Debug.Assert(_size == _items.Length);
           int size = _size;
           grow( );
           _size = size + 1;
           _items[size] = item;
       }

       [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
       private void grow()
       {
           int lastCount = _size;
           var t = new int[int.Max(lastCount * 2,4)];
           Array.Copy(_items, t, _ite
  • 18 марта 2025 г. 6:54
Ответы на вопрос 1 
Производительность стандартных реализаций структур данных, таких как `List<T>` в .NET, объясняется несколькими факторами, которые могут привести к более эффективной работе по сравнению с пользовательскими реализациями, даже если на первый взгляд они кажутся идентичными. Вот некоторые из возможных причин разницы в производительности:

1. **Оптимизация компилятора**: Стандартные библиотеки часто используют специальные оптимизации компилятора и могут извлекать выгоду из различных методов оптимизации на уровне компиляции. Например, компилятор может более эффективно разматывать циклы или применять другие оптимизации, когда он знает о структуре или поведении кода.

2. **Использование специальных атрибутов**: В вашем примере вы используете атрибуты `MethodImpl`, такие как `AggressiveInlining` и `NoInlining`. Стандартная библиотека может использовать более оптимальные комбинации таких атрибутов, чтобы управлять тем, как код компилируется и выполняется, что в свою очередь влияет на производительность. 

3. **Оптимизация специализированных путей**: В стандартной реализации для `List<T>` могут быть оптимизированные пути для обработки различных условий, таких как добавление элементов в полную коллекцию, резкое изменение размера массива и другие. В вашем коде, например, упоминается метод `AddWithResize`, который не является основным путем добавления элемента и может быть не так оптимизирован.

4. **Эффективность работы с памятью**: В стандартной библиотеке может использоваться более эффективная логика управления памятью, такая как предварительное резервирование размера массива или использование пулов объектов, что может снизить накладные расходы на выделение памяти при частом изменении размера.

5. **Управление версиями**: В стандартных библиотеках могут быть использованы более сложные механизмы для отслеживания изменений в состоянии коллекции (например, _version), что может влиять на производительность при работе с коллекциями. Эти дополнительные проверки могут осуществляться эффективнее за счет глубокого понимания структуры и работы коллекции на уровне реализации.

6. **Оптимизация алгоритма и структуры данных**: Реализаторы стандартных библиотек могут использовать более сложные алгоритмы и структуры данных, которые могут быть трудны для воспроизведения в пользовательских реализациях.

Если вы хотите глубже понять, как работать с оптимизациями и улучшить производительность в своих реализациях, вам могут быть полезны следующие ресурсы:
- Документация Microsoft по работе с производительностью и оптимизацией кода в .NET.
- Различные книги и курсы по оптимизации производительности приложений, в частности, связанные с C# и .NET.
- Просмотр кода реализации стандартных библиотек .NET, доступных на GitHub.

Также полезно проводить профилирование кода с использованием таких инструментов, как dotTrace или Visual Studio Profiler, чтобы идентифицировать узкие места и точки, которые можно оптимизировать.
Похожие вопросы
    Показать ещё