为什么 strings.HasPrefix 比 bytes.HasPrefix 更快？

Question

为什么 strings.HasPrefix 比 bytes.HasPrefix 更快？

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在我的代码中，我有这样的基准测试：

const STR = "abcd"
const PREFIX = "ab"
var STR_B = []byte(STR)
var PREFIX_B = []byte(PREFIX)

func BenchmarkStrHasPrefix(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        strings.HasPrefix(STR, PREFIX)
    }
}

func BenchmarkBytHasPrefix(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        bytes.HasPrefix(STR_B, PREFIX_B)
    }
}

我有点困惑于结果：

BenchmarkStrHasPrefix-4    300000000    4.67 ns/op
BenchmarkBytHasPrefix-4    200000000    8.05 ns/op

为什么会有高达2倍的差异？

谢谢。

- Sergey Kamardin

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STR、STR_B、PREFIX、PREFIX_B的值是什么？ - Ismail Badawi

@IsmailBadawi 更新了示例) - Sergey Kamardin

请注意，在我的Core2Duo P8600上，这两个基准测试的表现相同（约为20 ns/op），而在i5-2400S上，它们与您的类似-5.5 vs 8.5 ns/op。 - tomasz

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- icza · Accepted Answer

主要原因在于调用 bytes.HasPrefix() 和 strings.HasPrefix() 的成本不同。正如@tomasz在他的评论中指出的那样，strings.HashPrefix() 默认情况下是内联的，而bytes.HasPrefix()则不是。

进一步的原因在于参数类型不同：bytes.HasPrefix()使用2个slice（2个slice描述符）。strings.HasPrefix()使用2个字符串（2个字符串头）。切片描述符包含一个指针和2个整数：长度和容量，请参见reflect.SliceHeader。字符串头仅包含指针和一个整数：长度，请参见reflect.StringHeader。

如果我们手动将HasPrefix()函数展开到基准测试函数中，则可以证明这一点，从而消除调用成本（零成本）。通过将它们内联，将不会对它们进行任何函数调用。 HasPrefix() 实现:

// HasPrefix tests whether the byte slice s begins with prefix.
func HasPrefix(s, prefix []byte) bool {
    return len(s) >= len(prefix) && Equal(s[0:len(prefix)], prefix)
}

// HasPrefix tests whether the string s begins with prefix.
func HasPrefix(s, prefix string) bool {
    return len(s) >= len(prefix) && s[0:len(prefix)] == prefix
}

内联后的基准函数：

func BenchmarkStrHasPrefix(b *testing.B) {
    s, prefix := STR, PREFIX
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        _ = len(s) >= len(prefix) && s[0:len(prefix)] == prefix
    }
}

func BenchmarkBytHasPrefix(b *testing.B) {
    s, prefix := STR_B, PREFIX_B
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        _ = len(s) >= len(prefix) && bytes.Equal(s[0:len(prefix)], prefix)
    }
}

运行这些代码，你会得到非常接近的结果：

BenchmarkStrHasPrefix-2 300000000                5.88 ns/op
BenchmarkBytHasPrefix-2 200000000                6.17 ns/op

可能导致内联基准测试结果略有差异的原因是两个函数都通过切片string和[]byte操作检测前缀的存在。由于string可以比较而字节切片则不行，所以相对于BenchmarkStrHasPrefix()函数，BenchmarkBytHasPrefix()需要额外调用一个函数bytes.Equal()（此外，这个额外的函数调用还包括复制其参数：2个切片头部）。

其他可能导致原始结果略有差异的因素：BenchMarkStrHasPrefix()使用的参数是常量，而BenchMarkBytHasPrefix()使用的参数是变量。

不必过于担心性能差异，两个函数都在几个纳秒内完成。

请注意，bytes.Equal()的“实现”：

func Equal(a, b []byte) bool // ../runtime/asm_$GOARCH.s

在某些平台上，这可能会被内联，从而不会产生额外的调用成本。