为什么第二个for循环总是比第一个循环执行得快？

我试图弄清楚for循环是否比foreach循环快，并且正在使用System.Diagnostics类来为任务计时。 在运行测试时，我注意到我先放入的循环总是比最后一个慢。 有人可以告诉我为什么会这样吗？ 我的代码如下：

using System; using System.Diagnostics; namespace cool { class Program { static void Main(string[] args) { int[] x = new int[] { 3, 6, 9, 12 }; int[] y = new int[] { 3, 6, 9, 12 }; DateTime startTime = DateTime.Now; for (int i = 0; i < 4; i++) { Console.WriteLine(x[i]); } TimeSpan elapsedTime = DateTime.Now - startTime; DateTime startTime2 = DateTime.Now; foreach (var item in y) { Console.WriteLine(item); } TimeSpan elapsedTime2 = DateTime.Now - startTime2; Console.WriteLine("\nSummary"); Console.WriteLine("--------------------------\n"); Console.WriteLine("for:\t{0}\nforeach:\t{1}", elapsedTime, elapsedTime2); Console.ReadKey(); } } } 

这是输出：

 for: 00:00:00.0175781 foreach: 00:00:00.0009766 

Answer 1

可能是因为类（例如Console）需要第一次进行JIT编译。 通过首先调用所有方法（JIT（温暖然后）），然后执行测试，您将获得最佳指标。

正如其他用户所指出的那样，4次传球永远不足以向您展示差异。

顺便提一下，for和foreach之间的性能差异可以忽略不计，使用foreach的可读性好处几乎总是超过任何边际性能优势。

Answer 2

1. 我不会使用DateTime来衡量性能 – 尝试使用Stopwatch类。
2. 只用4次测量就不会给你带来好成绩。 更好地使用> 100.000次传递（您可以使用外部循环）。 不要在循环中执行Console.WriteLine 。
3. 更好：使用剖析器（如Redgate ANTS或NProf）

Answer 3

我不是很喜欢C＃，但是当我没记错的时候，微软正在构建Java的“Just in Time”编译器。 当他们在C＃中使用相同或类似的技术时，“第二次执行的某些结构执行得更快”是相当自然的。

例如，可能是JIT-System看到循环被执行并决定adhoc来编译整个方法。 因此，当到达第二个循环时，它仍然被编译并且比第一个循环执行得快得多。 但这是对我的一个相当简单的猜测。 当然，您需要在C＃运行时系统中有更深入的了解才能了解正在发生的事情。 也可能是，RAM-Page首先在第一个循环中被访问，而在第二个循环中它仍然在CPU缓存中。

Addon：另外一个评论：输出模块可以在第一次循环接缝中第一次被JIT，这比我的第一次猜测更可能。 现代语言非常复杂，无法找到引擎盖下的内容。 我的这个陈述也符合这个猜测：

但是你的循环中也有终端输出。 他们让事情变得更加困难。 也可能是，在程序中第一次打开终端需要一些时间。

Answer 4

我只是在进行测试以获得一些真实的数字，但在此期间Gaz打败了我的答案 – 第一次调用时调用Console.Writeline，所以你在第一个循环中支付了这个成本。

仅供参考 – 使用秒表而不是日期时间和测量滴答数：

在第一次循环之前没有调用Console.Writeline时

作者：16802
 foreach：2282

通过调用Console.Writeline他们是

作者：2729
 foreach：2268

虽然这些结果由于运行次数有限而不能始终如一地重复，但差异的大小总是大致相同。

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编辑后的代码供参考：

  int[] x = new int[] { 3, 6, 9, 12 }; int[] y = new int[] { 3, 6, 9, 12 }; Console.WriteLine("Hello World"); Stopwatch sw = new Stopwatch(); sw.Start(); for (int i = 0; i < 4; i++) { Console.WriteLine(x[i]); } sw.Stop(); long elapsedTime = sw.ElapsedTicks; sw.Reset(); sw.Start(); foreach (var item in y) { Console.WriteLine(item); } sw.Stop(); long elapsedTime2 = sw.ElapsedTicks; Console.WriteLine("\nSummary"); Console.WriteLine("--------------------------\n"); Console.WriteLine("for:\t{0}\nforeach:\t{1}", elapsedTime, elapsedTime2); Console.ReadKey(); 

Answer 5

之所以在foreach版本中有几种forms的开销在for循环中不存在

• 使用IDisposable。
• 每个元素的附加方法调用。 必须使用IEnumerator.Current来访问每个元素，这是一个方法调用。 因为它在界面上，所以无法内联。 这意味着N方法调用，其中N是枚举中元素的数量。 for循环只使用和索引器
• 在foreach循环中，所有调用都通过接口进行。 一般来说这比通过具体类型慢一点

请注意，我上面列出的内容不一定是巨额费用。 它们通常是非常小的成本，可以导致小的性能差异。

另请注意，正如Mehrdad所指出的，编译器和JIT可以选择针对某些已知数据结构（例如数组）优化foreach循环。 最终结果可能只是一个for循环。

注意：您的性能基准测试通常需要更多准确的工作。

• 您应该使用StopWatch而不是DateTime。 它对性能基准测试更加准确。
• 您应该多次执行测试而不是一次
• 您需要在每个循环上执行虚拟运行，以消除第一次使用JITing方法时出现的问题。 当所有代码都采用相同的方法但不会造成伤害时，这可能不是问题。
• 您需要在列表中使用多于4个值。 请尝试40,000。

Answer 6

您应该使用StopWatch来计时行为。

从技术上讲， for循环更快。 Foreach在IEnumerable的迭代器上调用MoveNext（）方法（从调用创建方法堆栈和其他开销） ，只需要增加一个变量。

Answer 7

我不明白为什么这里的每个人都说在这种特殊情况下会比foreach更快。 对于List ，它是（通过List比通过List慢大约2 foreach ）。

事实上， foreach将比这里稍快一些。 因为数组上的foreach基本上编译为：

 for(int i = 0; i < array.Length; i++) { } 

使用.Length作为停止条件允许JIT删除对数组访问的边界检查，因为它是一种特殊情况。 使用i < 4使JIT插入额外的指令来检查每次迭代是否超出数组的范围，如果是这种情况则抛出exception。 但是，使用.Length ，它可以保证您永远不会超出数组边界，因此边界检查是多余的，使其更快。

但是，在大多数循环中，与内部工作相比，循环的开销是微不足道的。

您所看到的差异只能通过JIT来解释。

Answer 8

我不会读太多 – 由于以下原因，这不是很好的分析代码
1. DateTime不适用于分析。 您应该使用使用CPU硬件配置文件计数器的QueryPerformanceCounter或StopWatch
2. Console.WriteLine是一种设备方法，因此可能会有一些微妙的影响，例如缓冲
3.运行每个代码块的一次迭代永远不会给你准确的结果，因为你的CPU在飞行优化中做了很多时髦，例如乱序执行和指令调度
4.有可能两个代码块的JITed代码非常相似，因此很可能在第二个代码块的指令缓存中

为了更好地了解时间，我做了以下几点

1. 用数学表达式替换Console.WriteLine（e ^ num）
2. 我通过P / Invoke使用了QueryPerformanceCounter / QueryPerformanceTimer
3. 我运行了每个代码块100万次，然后平均结果

当我这样做时，我得到以下结果：

for循环耗时0.000676毫秒
foreach循环耗时0.000653毫秒

所以foreach非常快，但不是很多

然后我做了一些进一步的实验并先运行foreach块，然后运行第二块
当我这样做时，我得到以下结果：

foreach循环耗时0.000702毫秒
for循环耗时0.000691毫秒

最后，我将两个循环一起运行两次，即+ foreach然后再次+ foreach
当我这样做时，我得到以下结果：

foreach循环耗时0.00140毫秒
for循环花了0.001385毫秒

因此，基本上我认为无论你运行的代码是什么，运行速度都要快得多，但不足以发挥任何意义。
– 编辑 –
这里有几个有用的链接
如何使用QueryPerformanceCounter为托管代码计时
指令缓存
乱序执行