Opérateur ternaire est deux fois plus lent qu'un if-else bloc?

EDIT: All change... voir ci-dessous.

Je ne peux pas reproduire vos résultats sur le x64 CLR, mais je can sur x86. Sur x64 je peux voir une petite différence (moins de 10%) entre l'opérateur conditionnel et l'if/else, mais il est beaucoup plus petit que vous voyez.

j'ai fait les changements suivants:

• Exécuter dans une application console
• Construire avec /o+ /debug- , et exécuter en dehors du débogueur
• lancer les deux morceaux de code une fois pour les lancer, puis beaucoup de fois pour plus de précision
• Utiliser Stopwatch

résultats avec /platform:x64 (sans les lignes" ignorer"):

if/else with 1 iterations: 17ms
conditional with 1 iterations: 19ms
if/else with 1000 iterations: 17875ms
conditional with 1000 iterations: 19089ms

indique /platform:x86 (sans les lignes" ignorer"):

if/else with 1 iterations: 18ms
conditional with 1 iterations: 49ms
if/else with 1000 iterations: 17901ms
conditional with 1000 iterations: 47710ms

détails de mon système:

• x64 i7-2720QM CPU @2,20 GHz
• fenêtres 64 bits 8
• .NET 4.5

donc, contrairement à avant, je pense que vous sont voir une réelle différence - et il est tout à voir avec le JIT x86. Je ne voudrais pas dire exactement ce que est la cause de la différence - je peux mettre à jour le post plus tard avec plus de détails si je peux me donner la peine d'aller dans cordbg :)

Fait intéressant, sans trier le tableau d'abord, je me retrouve avec des tests qui prennent environ 4,5 x comme long, au moins sur x64. Je pense que c'est lié à la prédiction de la branche.

Code:

using System;
using System.Diagnostics;

class Test
{
    static void Main()
    {
        Random r = new Random(0);
        int[] array = new int[20000000];
        for(int i = 0; i < array.Length; i++)
        {
            array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
        }
        Array.Sort(array);
        // JIT everything...
        RunIfElse(array, 1);
        RunConditional(array, 1);
        // Now really time it
        RunIfElse(array, 1000);
        RunConditional(array, 1000);
    }

    static void RunIfElse(int[] array, int iterations)
    {        
        long value = 0;
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();

        for (int x = 0; x < iterations; x++)
        {
            foreach (int i in array)
            {
                if (i > 0)
                {
                    value += 2;
                }
                else
                {
                    value += 3;
                }
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("if/else with {0} iterations: {1}ms",
                          iterations,
                          sw.ElapsedMilliseconds);
        // Just to avoid optimizing everything away
        Console.WriteLine("Value (ignore): {0}", value);
    }

    static void RunConditional(int[] array, int iterations)
    {        
        long value = 0;
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();

        for (int x = 0; x < iterations; x++)
        {
            foreach (int i in array)
            {
                value += i > 0 ? 2 : 3;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("conditional with {0} iterations: {1}ms",
                          iterations,
                          sw.ElapsedMilliseconds);
        // Just to avoid optimizing everything away
        Console.WriteLine("Value (ignore): {0}", value);
    }
}

la différence n'a vraiment pas grand chose à voir avec if/else vs ternary.

en regardant les désassemblages ratés (Je ne vais pas dégoût ici, pls voir @280Z28 la réponse de), il s'avère que vous êtes comparant des pommes et des oranges . Dans un cas, vous créez deux += opérations avec des valeurs constantes et celui que vous choisissez dépend de l'état, et dans l'autre cas, vous créez un += où le valeur à ajouter dépend d'une condition.

si vous voulez vraiment comparer si / else vs ternary, ce serait une comparaison plus juste (maintenant les deux seront également "lent", ou nous pourrions même dire ternary est un peu plus rapide):

int diff;
if (i > 0) 
    diff = 2;
else 
    diff = 3;
value += diff;

vs.

value += i > 0 ? 2 : 3;

maintenant le démontage pour le if/else devient comme indiqué ci-dessous. Notez que c'est un peu pire que le cas ternaire, car il a arrêté d'utiliser les registres pour la variable boucle( i ).

                if (i > 0)
0000009d  cmp         dword ptr [ebp-20h],0 
000000a1  jle         000000AD 
                {
                    diff = 2;
000000a3  mov         dword ptr [ebp-24h],2 
000000aa  nop 
000000ab  jmp         000000B4 
                }
                else
                {
                    diff = 3;
000000ad  mov         dword ptr [ebp-24h],3 
                }
                value += diff;
000000b4  mov         eax,dword ptr [ebp-18h] 
000000b7  mov         edx,dword ptr [ebp-14h] 
000000ba  mov         ecx,dword ptr [ebp-24h] 
000000bd  mov         ebx,ecx 
000000bf  sar         ebx,1Fh 
000000c2  add         eax,ecx 
000000c4  adc         edx,ebx 
000000c6  mov         dword ptr [ebp-18h],eax 
000000c9  mov         dword ptr [ebp-14h],edx 
000000cc  inc         dword ptr [ebp-28h] 

Edit:

a ajouté un exemple qui peut être fait avec l'instruction if-else mais pas avec l'opérateur conditionnel.

---

avant la réponse, veuillez regarder [ qui est le plus rapide? ] sur le blog de M. Lippert. Et je pense que la réponse de M. Ersönmez est la plus correcte ici.

j'essaie de mentionner quelque chose que nous devrait garder à l'esprit avec un langage de programmation de haut niveau.

tout d'abord, je n'ai jamais entendu dire que l'opérateur conditionnel est censé être plus rapide ou la performance égale avec if-else déclaration dans c chan .

la raison est simple que ce qui si il n'y a pas d'opération avec le IF-else déclaration:

if (i > 0)
{
    value += 2;
}
else
{
}

l'exigence de L'opérateur conditionnel est il doit y avoir une valeur avec l'un ou l'autre côté, et dans le standard C il exige également que les deux côtés de : ont le même type. Cela le rend juste différent de la déclaration if-else. Ainsi votre question devient une question demandant comment l'instruction du code machine est générée de sorte que la différence de performance.

avec l'opérateur conditionnel, sémantiquement il est:

quelle que soit l'expression évaluée, il y a une valeur.

Mais avec des if-else:

si l'expression est évaluée à vrai, faire quelque chose; sinon, faire autre chose.

une valeur n'est pas nécessairement liée à l'énoncé if-else. votre hypothèse n'est possible qu'avec optimisation.

un autre exemple pour démontrer la différence entre eux serait comme suit:

var array1=new[] { 1, 2, 3 };
var array2=new[] { 5, 6, 7 };

if(i>0)
    array1[0]=4;
else
    array2[0]=4;

le code ci-dessus compile, cependant, Remplacer si-else déclaration avec l'opérateur conditionnel ne compilera tout simplement pas:

var array1=new[] { 1, 2, 3 };
var array2=new[] { 5, 6, 7 };
(i>0?array1[0]:array2[0])=4; // incorrect usage 

l'opérateur conditionnel et les déclarations if-else sont conceptuels les mêmes quand vous faites la même chose, il peut-être encore plus rapide avec l'opérateur conditionnel dans C , puisque C est plus proche de l'assemblage de la plate-forme.

---

pour la le code original que vous avez fourni, l'opérateur conditionnel est utilisé dans une boucle de foreach, ce qui gâcherait les choses pour voir la différence entre eux. Je propose donc le code suivant:

public static class TestClass {
    public static void TestConditionalOperator(int i) {
        long value=0;
        value+=i>0?2:3;
    }

    public static void TestIfElse(int i) {
        long value=0;

        if(i>0) {
            value+=2;
        }
        else {
            value+=3;
        }
    }

    public static void TestMethod() {
        TestConditionalOperator(0);
        TestIfElse(0);
    }
}

et ce qui suit sont deux versions de l'IL de optimisé et pas. Puisqu'ils sont longs, j'utilise une image pour montrer, le côté droit est celui optimisé:

(Cliquez pour voir l'image pleine dimension.)

dans les deux versions du code, L'IL de l'opérateur conditionnel semble plus court que l'instruction if-else, et il y a encore un doute sur le code machine finalement généré. Voici les instructions des deux méthodes, et la première image n'est pas optimisée, la seconde est optimisée:

• instructions non optimisées: (Cliquer pour voir la taille réelle) image.)

• instructions optimisées: (Cliquez pour voir l'image pleine dimension.)

dans ce dernier, le bloc jaune est le code exécuté seulement si i<=0 , et le bloc bleu est quand i>0 . Dans l'une ou l'autre des versions des instructions, l'énoncé if-else est plus court.

noter que, pour des instructions différentes, le [ CPI ] n'est pas nécessairement le même. Logiquement, pour l'instruction identique, plus d'instructions coûtent cycle plus long. Mais si l'instruction fetching time et pipe/cache étaient également pris en compte, alors le temps total réel d'exécution dépend du processeur. Le processeur peut également prédire les branches.

les processeurs modernes ont encore plus de cœurs, les choses peuvent être plus complexes. Si vous étiez un utilisateur de processeur Intel, vous pourriez vouloir avoir un regard de [ Intel® 64 et la-32 Architectures Optimization Reference Manual ].

Je ne sais pas s'il y a eu une CLR implémentée par le matériel, mais si oui, vous obtenez probablement plus rapidement avec l'opérateur conditionnel parce que L'IL est évidemment moindre.

_{Note: Tous les codes machine sont de x86.}

j'ai fait ce que Jon Skeet a fait et j'ai couru à travers 1 itération et 1000 itérations et j'ai obtenu un résultat différent de L'OP et de Jon. Dans le mien, le ternaire est un peu plus rapide. Ci-dessous le code exact:

static void runIfElse(int[] array, int iterations)
    {
        long value = 0;
        Stopwatch ifElse = new Stopwatch();
        ifElse.Start();
        for (int c = 0; c < iterations; c++)
        {
            foreach (int i in array)
            {
                if (i > 0)
                {
                    value += 2;
                }
                else
                {
                    value += 3;
                }
            }
        }
        ifElse.Stop();
        Console.WriteLine(String.Format("Elapsed time for If-Else: {0}", ifElse.Elapsed));
    }

    static void runTernary(int[] array, int iterations)
    {
        long value = 0;
        Stopwatch ternary = new Stopwatch();
        ternary.Start();
        for (int c = 0; c < iterations; c++)
        {
            foreach (int i in array)
            {
                value += i > 0 ? 2 : 3;
            }
        }
        ternary.Stop();


        Console.WriteLine(String.Format("Elapsed time for Ternary: {0}", ternary.Elapsed));
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        Random r = new Random();
        int[] array = new int[20000000];
        for (int i = 0; i < array.Length; i++)
        {
            array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
        }
        Array.Sort(array);

        long value = 0;

        runIfElse(array, 1);
        runTernary(array, 1);
        runIfElse(array, 1000);
        runTernary(array, 1000);

        Console.ReadLine();
    }

le résultat de mon programme:

temps écoulé pour If-Else: 00:00:00.0140543

temps écoulé pour le ternaire: 00:00:00.0136723

temps écoulé pour si-sinon: 00:00: 14.0167870

temps écoulé pour le ternaire: 00: 00: 13.9418520

une Autre course en millisecondes:

temps écoulé pour If-Else: 20

temps écoulé pour le ternaire: 19

temps écoulé pour If-Else: 13854

temps écoulé pour le ternaire: 13610

c'est en 64-bit XP, et je couru sans débogage.

Modifier d'Exécution dans le x86:

il y a une grande différence avec x86. Cela a été fait sans débogage sur et sur la même machine XP 64 bits qu'avant, mais construit pour les CPUs x86. Ça ressemble plus à des opérations.

temps écoulé pour If-Else: 18

temps écoulé pour le ternaire: 35

temps écoulé pour If-Else: 20512

temps écoulé pour le ternaire: 32673

Le code assembleur généré racontera l'histoire:

a = (b > c) ? 1 : 0;

génère:

mov  edx, DWORD PTR a[rip]
mov  eax, DWORD PTR b[rip]
cmp  edx, eax
setg al

considérant ce qui suit:

if (a > b) printf("a");
else printf("b");

génère:

mov edx, DWORD PTR a[rip]
mov eax, DWORD PTR b[rip]
cmp edx, eax
jle .L4
    ;printf a
jmp .L5
.L4:
    ;printf b
.L5:

donc le ternaire peut être plus court et plus rapide simplement en raison de l'utilisation de moins d'instructions et pas de sauts si vous cherchez vrai/faux. Si vous utilisez des valeurs autres que 1 et 0, vous obtiendrez le même code qu'un if / else, par exemple:

a = (b > c) ? 2 : 3;

génère:

mov edx, DWORD PTR b[rip]
mov eax, DWORD PTR c[rip]
cmp edx, eax
jle .L6
    mov eax, 2
jmp .L7
.L6:
    mov eax, 3
.L7:

qui est le même que le si/else.

Exécuter sans débogage ctrl+F5, il semble que le débogueur ralentit les deux ifs et ternaires de manière significative, mais il semble qu'il ralentit l'opérateur ternaire beaucoup plus.

Lorsque j'exécute le code suivant voici mes résultats. Je pense que la petite différence de MILLISECONDE est due au fait que le compilateur optimise le max=max et le supprime, mais ne fait probablement pas cette optimisation pour l'opérateur ternaire. Si quelqu'un pouvait vérifier l'assemblée et de confirmer ce qu'il serait impressionnant.

--Run #1--
Type   | Milliseconds
Ternary 706
If     704
%: .9972
--Run #2--
Type   | Milliseconds
Ternary 707
If     704
%: .9958
--Run #3--
Type   | Milliseconds
Ternary 706
If     704
%: .9972

Code

  for (int t = 1; t != 10; t++)
        {
            var s = new System.Diagnostics.Stopwatch();
            var r = new Random(123456789);   //r
            int[] randomSet = new int[1000]; //a
            for (int i = 0; i < 1000; i++)   //n
                randomSet[i] = r.Next();     //dom
            long _ternary = 0; //store
            long _if = 0;      //time
            int max = 0; //result
            s.Start();
            for (int q = 0; q < 1000000; q++)
            {
                for (int i = 0; i < 1000; i++)
                    max = max > randomSet[i] ? max : randomSet[i];
            }
            s.Stop();
            _ternary = s.ElapsedMilliseconds;
            max = 0;
            s = new System.Diagnostics.Stopwatch();
            s.Start();
            for (int q = 0; q < 1000000; q++)
            {
                for (int i = 0; i < 1000; i++)
                    if (max > randomSet[i])
                        max = max; // I think the compiler may remove this but not for the ternary causing the speed difference.
                    else
                        max = randomSet[i];
            }

            s.Stop();
            _if = s.ElapsedMilliseconds;
            Console.WriteLine("--Run #" + t+"--");
            Console.WriteLine("Type   | Milliseconds\nTernary {0}\nIf     {1}\n%: {2}", _ternary, _if,((decimal)_if/(decimal)_ternary).ToString("#.####"));
        }

en regardant le IL généré, il y a 16 opérations de moins que dans la déclaration if/else (copier et coller le code de @JonSkeet). Cependant, cela ne signifie pas que cela devrait être un processus plus rapide!

pour résumer les différences dans IL, la méthode if/else se traduit à peu près de la même façon que le code C# lit (effectuer l'addition au sein de la branche) tandis que le code conditionnel charge 2 ou 3 sur la pile (selon la valeur) et l'ajoute ensuite de valeur à l'extérieur de la réserve.

l'autre différence est l'instruction de branchement utilisée. La méthode si / else utilise une brtrue (branche si vraie) pour sauter au-dessus de la première condition, et une branche inconditionnelle pour sauter à partir de la première sortie de l'instruction si. Le code conditionnel utilise un bgt (branche si plus grand que) au lieu d'une brtrue, ce qui pourrait être une comparaison plus lente.

aussi (ayant juste lu au sujet de la prédiction de branche) il peut y avoir un pénalité de rendement pour la branche étant plus petite. La branche conditionnelle n'a qu'une instruction au sein de la branche, mais le si/else en a 7. Cela expliquerait également pourquoi il y a une différence entre l'utilisation de long et int, parce que le passage à un int réduit le nombre d'instructions dans les branches if/else de 1 (ce qui rend l'avance moins)

dans le code suivant si/sinon semble être environ 1,4 fois plus rapide que l'opérateur ternaire. Cependant, j'ai trouvé que l'introduction d'une variable temporaire diminue le temps d'exécution de l'opérateur ternaire environ 1,4 fois:

If / Else: 98 ms

Ternaire: 141 ms

Ternary avec temp var: 100 ms

using System;
using System.Diagnostics;

namespace ConsoleApplicationTestIfElseVsTernaryOperator
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Random r = new Random(0);
            int[] array = new int[20000000];
            for (int i = 0; i < array.Length; i++)
            {
                array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
            }
            Array.Sort(array);
            long value;
            Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();

            value = 0;
            stopwatch.Restart();
            foreach (int i in array)
            {
                if (i > 0)
                {
                    value += 2;
                }
                else
                {
                    value += 3;
                }
                // 98 ms
            }
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine("If/Else: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds.ToString() + " ms");

            value = 0;
            stopwatch.Restart();
            foreach (int i in array)
            {
                value += (i > 0) ? 2 : 3; 
                // 141 ms
            }

            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine("Ternary: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds.ToString() + " ms");

            value = 0;
            int tempVar = 0;
            stopwatch.Restart();
            foreach (int i in array)
            {
                tempVar = (i > 0) ? 2 : 3;
                value += tempVar; 
                // 100ms
            }
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine("Ternary with temp var: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds.ToString() + " ms");

            Console.ReadKey(true);
        }
    }
}