C# 与 C++ 静态数组中静态常量列表初始化的效率

Posted 2023-04-13

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【中文标题】C# 与 C++ 静态数组中静态常量列表初始化的效率【英文标题】：Efficiency of static constant list initialization in C# vs C++ static arrays 【发布时间】：2019-03-25 13:33:04 【问题描述】：

我提前道歉。我的域主要是 C（和 C++）。我正在尝试在 C# 中编写类似的东西。让我用代码解释一下。

在 C++ 中，我可以使用在编译时处理并存储在 PE 文件的只读部分中的大型静态数组。例如：

typedef struct _MY_ASSOC
    const char* name;
    unsigned int value;
MY_ASSOC, *LPMY_ASSOC;

bool GetValueForName(const char* pName, unsigned int* pnOutValue = nullptr)

    bool bResult = false;
    unsigned int nValue = 0;

    static const MY_ASSOC all_assoc[] = 
        "name1", 123,
        "name2", 213,
        "name3", 1433,
        //... more to follow
        "nameN", 12837,
    ;

    for(size_t i = 0; i < _countof(all_assoc); i++)
    
        if(strcmp(all_assoc[i].name, pName) == 0)
        
            nValue = all_assoc[i].value;
            bResult = true;
            break;
        
    

    if(pnOutValue)
        *pnOutValue = nValue;

    return bResult;

在上面的例子中，static const MY_ASSOC all_assoc 的初始化不会在运行时被调用。它在编译时完全处理。

现在如果我用 C# 写类似的东西：

    public struct NameValue
    
        public string name;
        public uint value;
    

    private static readonly NameValue[] g_arrNV_Assoc = new NameValue[] 
        new NameValue()  name = "name1", value = 123 ,
        new NameValue()  name = "name2", value = 213 ,
        new NameValue()  name = "name3", value = 1433 ,
        // ... more to follow
        new NameValue()  name = "nameN", value = 12837 ,
    ;

    public static bool GetValueForName(string name, out uint nOutValue)
    
        foreach (NameValue nv in g_arrNV_Assoc)
        
            if (name == nv.name)
            
                nOutValue = nv.value;
                return true;
            
        

        nOutValue = 0;
        return false;

private static readonly NameValue[] g_arrNV_Assoc 行必须在宿主类初始化期间调用一次，并且针对该数组中的每个元素执行此操作！

所以我的问题是——我能否以某种方式对其进行优化，以便将存储在 g_arrNV_Assoc 数组中的数据存储在 PE 部分中而不是在运行时初始化？

附言。我希望我的术语能让 .NET 人员清楚。

【问题讨论】：

我对 c 和 c++ 一无所知，但在 c# 中，readonly 和 const 意味着不同的东西。 const 在编译时被替换为它在整个代码中的值。 readonly 仅仅意味着任何变量只能在创建类型的实例时分配 - static readonly 意味着变量只能在类型初始化过程中分配，这是一个您无法控制的 clr 后台进程在你的代码中。 g_arrNV_Assoc 看起来是一个相当低效的数据结构，因为你是 foreach'ing name == nv.name 这应该是一个字典，是的，它会在第一次使用时加载一次。并且对GetValueForName 的每个后续调用都只会查找一个哈希表。我的意思是你还能做什么，除了在加载时加载一个非托管内存，并通过它迭代指针以获得你想要的结果。你到底想在这里实现什么，更好的加载时间？ @TheGeneral：好吧，当然我并没有声称我的查找算法的效率。我只是在询问数组初始化部分。我选择它只是因为缺少打字。所以是的，使用字典（即使在 C++ 中）也需要时间来加载它。为了在 C 中更有效地查找，我会按名称按字母顺序对静态数组进行排序（在源代码中，可能通过 PY 脚本），并在我的函数中使用二进制搜索算法.但正如你可以想象的那样，它需要的代码比我上面显示的要多得多，因此我选择了一个更简单的例子。但同样，那部分与我的问题无关。这与有效加载大型静态（即不变/不可变）数组有关。（无论您在 .net 中如何称呼它：列表、字典、地图等） 【参考方案1】：

确实术语足够了，大型静态数组就可以了。

您实际上无法做任何事情来提高开箱即用的效率。

它最初会加载一次（在不同的时间取决于 .net 的版本以及是否有静态构造函数）。但是，它会在您调用它之前加载。

即使您只使用预定的大小将其创建为空，CLR 仍会将每个元素初始化为默认值，然后您必须以某种方式缓冲复制数据，而这些数据又必须从文件中加载。

问题是

与您在 C 中执行的操作相比，加载结构的默认静态数组实际上有多少开销在应用程序的生命周期中加载时是否重要

如果这太过分了（我已经假设你已经确定了），还有哪些其他选项可能在框外可用？

您可以预先分配一块非托管内存，然后从某处读取并复制字节，然后使用指针依次访问。

您也可以像其他非托管 DLL 一样在标准 Dll、Pinvoke 中创建它。但是，我不确定您是否会在这里获得很多免费午餐，因为编组此类调用以加载您的 dll 会产生开销。

如果您的问题只是学术问题，那么这些确实是您唯一的选择。但是，如果这实际上是您遇到的性能问题，则需要尝试对其进行基准测试以进行微优化，并尝试找出适合您的方法。

无论如何，我并不自称什么都知道，也许其他人有更好的想法或更多信息。祝你好运

【讨论】：