编程杂谈——std::vector与List<T>的性能比较

昨天在比较完C++中std::vector的两个方法的性能差异并留下记录后——编程杂谈——使用emplace_back取代push_back，今日尝试在C#中测试对应功能的性能。

C#中对应std::vector的数据结构为List。更多的对应关系可以参照下面：

std::vector - List
std::list - LinkedList
std::map - Dictionary<K, V>
std::set - HashSet
std::multimap - Dictionary<K, List>

C#的测试代码如下：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;

namespace ConsoleApp
{
    class Item
    {
        public string Name { get; set; }
    }
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var sw = new Stopwatch();
            sw.Start();
            var count = 100000;
            var l = new List<Item>();
            
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                l.Add(new Item { Name = "Test" });
            }

            Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds / 1000.0);
        }
    }
}

程序执行结果约为0.077(该值每次会发生少许变化)

而C++的测试代码的结果约是0.207。这就有违于我们一般的认知了，毕竟通常都觉得C++的性能要优于C#。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <chrono>

class Item
{
public:
	Item(std::string name):name(name){}
private:
	std::string name;
};

int main()
{
	std::vector<Item> v;
	int count = 100000;
	v.reserve(count);
	clock_t begin_time = clock();
	for (auto i = 0; i < count; i++)
	{
		v.emplace_back("Test");
	}

	std::cout << float(clock() - begin_time) / CLOCKS_PER_SEC << std::endl;
}

原来这里犯了个错误，如果要进行基准测试的话，必须要在Release模式下进行。

当改成Release模式后，C++的代码执行时间变成了0.003，而C#也下降到了0.061左右。

不过在上述C#代码中，缺少一点优化，var l = new List<Item>();没有预设容量值，如果改成var l = new List<Item>(count);，执行时间进一步下降至0.050左右。

然而C#代码还可以继续优化，将Item类改成结构体后，结果变成了0.006。

struct Item
{
    public string Name { get; set; }
}

如果把C++代码中也同样改成结构体，则几乎没有获得什么优化。

struct Item
{
public:
	Item(std::string name):name(name){}
private:
	std::string name;
};

最后将测试数据量从10W加至1000W后，C++代码的执行时间约是0.286，而C#的约为0.627。同样是2倍左右的差距。

值得注意的是，上述的C#代码是在.NET Core 3.0基础上测试，如果改成.NET Framwork 4.8，执行时间会降为0.536左右。由此可见，.NET Core应该还留有不少可以优化的地方，希望其在性能方面上能够进一步改善。