在 Swift 中检查 2 个固定大小的数组是不是相等的最快方法是啥？

Posted 2023-03-14

【中文标题】在 Swift 中检查 2 个固定大小的数组是不是相等的最快方法是啥？

【英文标题】：What is the fastest way to check 2 fixed size arrays for equality in Swift?在 Swift 中检查 2 个固定大小的数组是否相等的最快方法是什么？

【发布时间】：2020-02-28 18:07:42

【问题描述】：

为什么？

给定以下 Swift 代码：

struct DemoStruct 
    let buf: [UInt8]

    init?(fromArray buf: [UInt8]) 
        guard buf.count == 6 else 
            return nil
        
        self.buf = buf
    

    var containsJustZeros: Bool 
        // test code
    


let data = DemoStruct(fromArray: Array(repeating: 0, count: 6))!
if data.containsJustZeros 
    print("zeros")

对于test code 部分，我已经实现并测量了以下实现：

self.buf == Array(repeating: 0, count: 6) for dig in self.buf where dig != 0 return false return true self.buf.elementsEqual(Array(repeating: 0, count: 6))

第一个代码最快（~13 秒/10 000 000 次测试），最后一个代码最慢（~43 秒/10 000 000 次测试）。还有其他可能的实现吗？我想优化我的代码以提高速度并更好地理解 Swift。

【问题讨论】：

您的问题是关于如何检查两个数组是否相等，或者如何检查一个数组是否只包含零？这是两个不同的问题，后者简单地用buf.allSatisfy( $0 == 0 ) 完成。

请修正标题，因为它与实际问题有关。

问题是关于平等以及如何优化我的代码以实现快速执行。我选择“零”示例只是为了让一切尽可能简单。我猜你的答案是2. for dig in self.eui where dig != 0 return false return true

的另一种变体

你是如何测试的？你还记得只使用发布版本吗？你在设备上测试过吗？你是怎么测量的？只是检查一下，但我了解到，当人们声称他们测试了某些东西的性能时，他们不会自动相信，因为他们有时不知道如何。

我写了一个 XCTest，同时我循环了提到的属性/函数 10,000,000 次。测试是在我的本地开发机器（Intel 64bit i5）上执行的。测试框架在最后给你一个关于执行时间的总结。

【参考方案1】：

首先：这个Data 结构是一个真的 坏主意，这肯定会导致混乱。 Foundation 已经有一个名为 Data 的结构，而且它无处不在，因为它是用于在无类型字节的杂项数据中穿梭的“通用货币”类型。

此外，您并没有真正从使用[UInt8] 中得到任何信息。只需使用Foundation.Data。

至于你的主要问题。

第一种技术分配一个数组，并使用== 来比较它。绝对没有理由分配 6 个零。如果buf 有十亿个元素，你会分配十亿个元素吗？浪费。 第二种技术更好，因为您没有分配不必要的元素，只是为了比较。但是，它手动滚动了标准库中已经存在的功能（allSatisfy(_:)，我稍后会介绍。） elementsEqual 是== 的更通用版本，它可以将一个序列与任何其他序列进行比较。您选择将其与 6 个零的数组进行比较，但这很糟糕（原因与 0 相同）。相反，您可以使用repeatElement(0, count: 6) 来生成实际上不需要存储n 副本的元素。它只存储一个，并以符合 Collection 协议的方式包装它。

最好的方法是使用allSatisfy。它速度很快，不会分配任何不必要的东西，并且最重要的是它准确地描述了您想要表达的内容：

var containsJustZeros: Bool 
    self.buf.allSatisfy  byte in byte == 0 

但是，我不会在计算属性中实现这一点。那些具有快速的传统期望，而这是对整个缓冲区进行线性扫描。除非您想将结果缓存在存储的布尔属性中，否则我会将其更改为 func。

【讨论】：

感谢您的回答，我已经更新了我的问题，很抱歉提问时不够准确。

@EvelKnievel 所以你的缓冲区总是 6 个字节？

其实是的，它是一个固定大小的 6 字节缓冲区，我想优化与另一个相同大小的数组的比较

您对性能的渴望如何？如果答案是“非常”（并且要小心并确保您有数据来备份它，因为它是以花费时间、维护开销和整个系统复杂性为代价的），那么您可以只存储一个 6 @ 的元组987654336@，并使用内置的== 运算符将其与(0,0,0,0,0,0) 文字进行比较。如果字节在您的域中具有特定含义，您甚至可以实现自己的比较函数，该函数首先比较那些最有可能不同的字节（更早更频繁地短路）。

这意味着self.buf == [0, 0, 0, 0, 0, 0] 会比self.buf == Array(repeating: 0, count: 6) 更快，因为我们不必分配数组（因为数组已经编译成二进制文件）？