C# 中的哈希表比 C++ 更快？

Posted 2023-02-25

【中文标题】C# 中的哈希表比 C++ 更快？

【英文标题】：Hash table faster in C# than C++?

【发布时间】：2010-12-26 05:59:07

【问题描述】：

这是我一直在调查的一个好奇心。在我一直运行的测试中，与 STL unordered_map 相比，.NET Dictionary 类的执行速度快得离谱，我不知道为什么。

（在我的机器上为 0.5 秒与 4 秒） （.NET 3.5 SP1 与 Visual Studio 2008 Express SP1 的 STL）

另一方面，如果我用 C# 和 C++ 实现自己的哈希表，C++ 版本的速度大约是 C# 版本的两倍，这很好，因为它强化了我的常识，即本机机器代码有时更快。 （见。我说“有时”。）我在两种语言中都是同一个人，我想知道微软的 C# 编码器有什么技巧可以玩微软的 C++ 编码器不能？我很难想象编译器如何自己发挥这些技巧，并经历优化应该看起来是任意函数调用的麻烦。

这是一个简单的测试，存储和检索整数。

C#：

const int total = (1 << 20);
int sum = 0;
Dictionary<int, int> dict = new Dictionary<int, int>();
for(int i = 0; i < total; i++)

    dict.Add(i, i * 7);


for(int j = 0; j < (1 << 3); j++)

    int i = total;
    while(i > 0)
    
        i--;
        sum += dict[i];
    

Console.WriteLine(sum);

C++：

const int total = (1 << 20);
int sum = 0;
std::tr1::unordered_map<int, int> dict;
for(int i = 0; i < total; i++)

    dict.insert(pair<int, int>(i, i * 7));


for(int j = 0; j < (1 << 3); j++)

    int i = total;
    while(i > 0)
    
        i--;
        std::tr1::unordered_map<int, int>::const_iterator found =
            dict.find(i);
        sum += found->second;
    

cout << sum << endl;

【问题讨论】：

C++ 版本的类型是否像 Dictionary 那样？

本机机器码比什么快？你认为 C# 的运行方式是什么？

你如何衡量性能？

好奇你是否在发布版本中运行代码。由于要执行大量额外检查，MS STL 实现在调试构建中的速度非常慢。

@imaginaryboy，MS 并不是唯一一个遭受这种痛苦的人。使用 XCode 从 Debug 切换到 Release 几乎使上述 C++ 代码的性能提高了一倍。

【参考方案1】：

您正在衡量显式内存管理的成本。更多统计数据可用here. 这是relevant too. 和Chris Sells' attempt 为 CLR 添加确定性终结是值得注意的。

【参考方案2】：

在代码级别会有一些差异：无序映射采用一对这一事实会强制构造此类对象，而 C# 在 Add 中传递两个参数可能会更快。

另外一点是哈希表本身的实现：哈希函数的实现，或者说处理冲突的方式，会导致不同的性能模式。

加上对齐和缓存、某些算法的 JIT 友好性，以及比较两种不同语言的两种不同实现变得非常困难，您唯一可以比较的是手头的特定任务。尝试使用更少或更多元素，或者尝试随机访问元素而不是按顺序访问元素，您可能会看到截然不同的结果。

【参考方案3】：

这两个版本是不等价的，您在 C++ while 循环的每次传递中都构造了一个迭代器。这会占用 CPU 时间并抛出您的结果。

【讨论】：

同意 - 尝试替换“dict.insert(pair(i, i * 7));”用“dict[i] = i * 7;”低一级的好。

那个，他们在 C# 版本中使用数组运算符和在 C++ 版本中使用 find() 方法。

@Glen：“数组运算符”是一种调用FindEntry 方法的语法便利。它没有速度优势。

@Ben，在我的 STL 版本中没有任何地方有 FindEntry 方法。此外，下标运算符和 find 方法的实现也完全不同，这使我相信它们的执行方式可能与另一种完全不同。我不确定应该是哪个，但是适当的性能测试应该很容易证明这一点

@Ben，如果您指的是 C# 下标运算符，那么很抱歉我选错了。但是，OP 应该尝试在两种实现中编写正确的代码，而不是将好的 C# 代码与平均 C++ 实现进行比较