首先，这与为什么从Expression<>创建的Func<>比直接声明的Func<>慢不同，它出人意料地恰好相反。此外，我在研究这个问题时发现所有链接和问题都源自2010-2012年，因此我决定在这里开一个新问题，看看是否有关于.NET生态系统中委托行为的讨论。
话虽如此，我正在使用.NET Core 2.0和.NET 4.7.1，并且在涉及编译表达式生成的委托与作为CLR对象描述和声明的委托之间存在一些有趣的性能指标差异。
为了介绍我如何发现这个问题，我进行了一个包含1,000和10,000个对象数组的数据选择测试，并注意到如果我使用编译表达式，则在所有测试中结果都更快。我设法将其简化为一个非常简单的项目，可以在此处找到：
https://github.com/Mike-EEE/StackOverflow.Performance.Delegates
对于测试，我使用了两组基准测试，每个基准测试包括一个编译的委托和一个声明的委托，共计四个核心基准测试。
第一组委托由一个返回null字符串的空委托组成。第二组是具有简单表达式的委托。我想证明，这个问题不仅出现在最简单的委托中，而且还会在其中包含定义体的委托中发生。
然后，在CLR运行时和.NET Core运行时上运行这些测试，使用优秀的Benchmark.NET性能产品进行测试，从而产生了八个基准测试。此外，我还使用同样出色的Benchmark.NET反汇编诊断工具来发出在基准测量期间遇到的JIT过程中的反汇编指令。下面是其结果。
以下是运行基准测试的代码。您可以看到它非常简单：
[CoreJob, ClrJob, DisassemblyDiagnoser(true, printSource: true)]
public class Delegates
{
readonly DelegatePair<string, string> _empty;
readonly DelegatePair<string, int> _expression;
readonly string _message;
public Delegates() : this(new DelegatePair<string, string>(_ => default, _ => default),
new DelegatePair<string, int>(x => x.Length, x => x.Length)) {}
public Delegates(DelegatePair<string, string> empty, DelegatePair<string, int> expression,
string message = "Hello World!")
{
_empty = empty;
_expression = expression;
_message = message;
EmptyDeclared();
EmptyCompiled();
ExpressionDeclared();
ExpressionCompiled();
}
[Benchmark]
public void EmptyDeclared() => _empty.Declared(default);
[Benchmark]
public void EmptyCompiled() => _empty.Compiled(default);
[Benchmark]
public void ExpressionDeclared() => _expression.Declared(_message);
[Benchmark]
public void ExpressionCompiled() => _expression.Compiled(_message);
}
这些是我在 Benchmark.NET 中看到的结果：
BenchmarkDotNet=v0.10.14, OS=Windows 10.0.16299.371 (1709/FallCreatorsUpdate/Redstone3)
Intel Core i7-4820K CPU 3.70GHz (Haswell), 1 CPU, 8 logical and 8 physical cores
.NET Core SDK=2.1.300-preview2-008533
[Host] : .NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT
Clr : .NET Framework 4.7.1 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2633.0
Core : .NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT
Method | Job | Runtime | Mean | Error | StdDev |
------------------- |----- |-------- |----------:|----------:|----------:|
EmptyDeclared | Clr | Clr | 1.3691 ns | 0.0302 ns | 0.0282 ns |
EmptyCompiled | Clr | Clr | 1.1851 ns | 0.0381 ns | 0.0357 ns |
ExpressionDeclared | Clr | Clr | 1.3805 ns | 0.0314 ns | 0.0294 ns |
ExpressionCompiled | Clr | Clr | 1.1431 ns | 0.0396 ns | 0.0371 ns |
EmptyDeclared | Core | Core | 1.5733 ns | 0.0329 ns | 0.0308 ns |
EmptyCompiled | Core | Core | 0.9326 ns | 0.0275 ns | 0.0244 ns |
ExpressionDeclared | Core | Core | 1.6040 ns | 0.0394 ns | 0.0368 ns |
ExpressionCompiled | Core | Core | 0.9380 ns | 0.0485 ns | 0.0631 ns |
请注意，利用已编译的委托进行基准测试的结果始终更快。
最后，以下是遇到每个基准测试时遇到的反汇编结果：
<style type="text/css">
table { border-collapse: collapse; display: block; width: 100%; overflow: auto; }
td, th { padding: 6px 13px; border: 1px solid #ddd; }
tr { background-color: #fff; border-top: 1px solid #ccc; }
tr:nth-child(even) { background: #f8f8f8; }
</style>
</head>
<body>
<table>
<thead>
<tr><th colspan="2">Delegates.EmptyDeclared</th></tr>
<tr>
<th>.NET Framework 4.7.1 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2633.0</th>
<th>.NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`4f8f0ea0 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.EmptyDeclared()
public void EmptyDeclared() => _empty.Declared(default);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`4f8f0ea4 4883c110 add rcx,10h
00007ffd`4f8f0ea8 488b01 mov rax,qword ptr [rcx]
00007ffd`4f8f0eab 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`4f8f0eaf 33d2 xor edx,edx
00007ffd`4f8f0eb1 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`4f8f0eb4 90 nop
</code></pre></td>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`39c8d8b0 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.EmptyDeclared()
public void EmptyDeclared() => _empty.Declared(default);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`39c8d8b4 4883c110 add rcx,10h
00007ffd`39c8d8b8 488b01 mov rax,qword ptr [rcx]
00007ffd`39c8d8bb 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`39c8d8bf 33d2 xor edx,edx
00007ffd`39c8d8c1 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`39c8d8c4 90 nop
</code></pre></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table>
<thead>
<tr><th colspan="2">Delegates.EmptyCompiled</th></tr>
<tr>
<th>.NET Framework 4.7.1 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2633.0</th>
<th>.NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`4f8e0ef0 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.EmptyCompiled()
public void EmptyCompiled() => _empty.Compiled(default);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`4f8e0ef4 4883c110 add rcx,10h
00007ffd`4f8e0ef8 488b4108 mov rax,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`4f8e0efc 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`4f8e0f00 33d2 xor edx,edx
00007ffd`4f8e0f02 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`4f8e0f05 90 nop
</code></pre></td>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`39c8d900 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.EmptyCompiled()
public void EmptyCompiled() => _empty.Compiled(default);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`39c8d904 4883c110 add rcx,10h
00007ffd`39c8d908 488b4108 mov rax,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`39c8d90c 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`39c8d910 33d2 xor edx,edx
00007ffd`39c8d912 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`39c8d915 90 nop
</code></pre></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table>
<thead>
<tr><th colspan="2">Delegates.ExpressionDeclared</th></tr>
<tr>
<th>.NET Framework 4.7.1 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2633.0</th>
<th>.NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`4f8e0f20 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.ExpressionDeclared()
public void ExpressionDeclared() => _expression.Declared(_message);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`4f8e0f24 488d5120 lea rdx,[rcx+20h]
00007ffd`4f8e0f28 488b02 mov rax,qword ptr [rdx]
00007ffd`4f8e0f2b 488b5108 mov rdx,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`4f8e0f2f 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`4f8e0f33 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`4f8e0f36 90 nop
</code></pre></td>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`39c9d930 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.ExpressionDeclared()
public void ExpressionDeclared() => _expression.Declared(_message);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`39c9d934 488d5120 lea rdx,[rcx+20h]
00007ffd`39c9d938 488b02 mov rax,qword ptr [rdx]
00007ffd`39c9d93b 488b5108 mov rdx,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`39c9d93f 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`39c9d943 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`39c9d946 90 nop
</code></pre></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table>
<thead>
<tr><th colspan="2">Delegates.ExpressionCompiled</th></tr>
<tr>
<th>.NET Framework 4.7.1 (CLR 4.0.30319.42000), 64bit RyuJIT-v4.7.2633.0</th>
<th>.NET Core 2.0.7 (CoreCLR 4.6.26328.01, CoreFX 4.6.26403.03), 64bit RyuJIT</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`4f8f0f70 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.ExpressionCompiled()
public void ExpressionCompiled() => _expression.Compiled(_message);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`4f8f0f74 488d5120 lea rdx,[rcx+20h]
00007ffd`4f8f0f78 488b4208 mov rax,qword ptr [rdx+8]
00007ffd`4f8f0f7c 488b5108 mov rdx,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`4f8f0f80 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`4f8f0f84 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`4f8f0f87 90 nop
</code></pre></td>
<td style="vertical-align:top;"><pre><code>
00007ffd`39c9d980 StackOverflow.Performance.Delegates.Delegates.ExpressionCompiled()
public void ExpressionCompiled() => _expression.Compiled(_message);
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
00007ffd`39c9d984 488d5120 lea rdx,[rcx+20h]
00007ffd`39c9d988 488b4208 mov rax,qword ptr [rdx+8]
00007ffd`39c9d98c 488b5108 mov rdx,qword ptr [rcx+8]
00007ffd`39c9d990 488b4808 mov rcx,qword ptr [rax+8]
00007ffd`39c9d994 ff5018 call qword ptr [rax+18h]
00007ffd`39c9d997 90 nop
</code></pre></td>
</tr>
</tbody>
</table>看起来，声明的委托与编译的委托反汇编之间唯一的区别是它们各自的第一个 mov 操作中使用的 rcx vs. rcx+8。我在反汇编方面还不太善于言辞，所以非常感谢能够提供相关背景知识。乍一看，这似乎不会导致差异/改进，如果是这样，本机声明的委托也应该具有相同特性（换句话说，是个漏洞）。
总结一下，对我而言，显而易见的问题是：
- 这是一个已知的问题和/或漏洞吗？
- 我在这里完全偏离了轨道吗？（猜测这应该是第一个问题。:))
- 那么，指导意见是尽可能始终使用编译的委托吗？正如我之前提到的，似乎已经在声明的委托中嵌入了编译委托中发生的魔法，因此这有点令人困惑。
为了完整起见，这里是本示例中使用的所有代码：
sealed class Program
{
static void Main()
{
BenchmarkRunner.Run<Delegates>();
}
}
[CoreJob, ClrJob, DisassemblyDiagnoser(true, printSource: true)]
public class Delegates
{
readonly DelegatePair<string, string> _empty;
readonly DelegatePair<string, int> _expression;
readonly string _message;
public Delegates() : this(new DelegatePair<string, string>(_ => default, _ => default),
new DelegatePair<string, int>(x => x.Length, x => x.Length)) {}
public Delegates(DelegatePair<string, string> empty, DelegatePair<string, int> expression,
string message = "Hello World!")
{
_empty = empty;
_expression = expression;
_message = message;
EmptyDeclared();
EmptyCompiled();
ExpressionDeclared();
ExpressionCompiled();
}
[Benchmark]
public void EmptyDeclared() => _empty.Declared(default);
[Benchmark]
public void EmptyCompiled() => _empty.Compiled(default);
[Benchmark]
public void ExpressionDeclared() => _expression.Declared(_message);
[Benchmark]
public void ExpressionCompiled() => _expression.Compiled(_message);
}
public struct DelegatePair<TFrom, TTo>
{
DelegatePair(Func<TFrom, TTo> declared, Func<TFrom, TTo> compiled)
{
Declared = declared;
Compiled = compiled;
}
public DelegatePair(Func<TFrom, TTo> declared, Expression<Func<TFrom, TTo>> expression) :
this(declared, expression.Compile()) {}
public Func<TFrom, TTo> Declared { get; }
public Func<TFrom, TTo> Compiled { get; }
}
非常感谢您提供的任何帮助！
expression.Compile()返回的委托分配了一个比declared分配的更方便的内存位置，以便将该委托加载到堆栈并调用所需的时间更少。 - Bob DustLambdaExpression.Compile方法中进行了一些检查，唯一找到的是有一个extern方法调用Delegate.InternalAlloc，它返回一个MulticastDelegate。由于它是extern，所以无法知道该值如何在外部存储，因此您可能会发现一些东西。但我从未听说过首选堆。欢迎提供相关资源/链接。 :) - Mike-E