C# 中的哈希表比 C++ 更快？

Question

这是我一直在调查的一个好奇心。在我一直运行的测试中，与 STL unordered_map 相比，.NET Dictionary 类的执行速度快得离谱，我不知道为什么。

（在我的机器上为 0.5 秒与 4 秒） （.NET 3.5 SP1 与 Visual Studio 2008 Express SP1 的 STL）

另一方面，如果我用 C# 和 C++ 实现自己的哈希表，C++ 版本的速度大约是 C# 版本的两倍，这很好，因为它强化了我的常识，即本机机器代码有时更快。 （见。我说“有时”。）我在两种语言中都是同一个人，我想知道微软的 C# 编码器有什么技巧可以玩微软的 C++ 编码器不能？我很难想象编译器如何自己发挥这些技巧，并经历优化应该看起来是任意函数调用的麻烦。

这是一个简单的测试，存储和检索整数。

C#：

const int total = (1 << 20);
int sum = 0;
Dictionary<int, int> dict = new Dictionary<int, int>();
for(int i = 0; i < total; i++)
{
    dict.Add(i, i * 7);
}

for(int j = 0; j < (1 << 3); j++)
{
    int i = total;
    while(i > 0)
    {
        i--;
        sum += dict[i];
    }
}
Console.WriteLine(sum);

C++：

const int total = (1 << 20);
int sum = 0;
std::tr1::unordered_map<int, int> dict;
for(int i = 0; i < total; i++)
{
    dict.insert(pair<int, int>(i, i * 7));
}

for(int j = 0; j < (1 << 3); j++)
{
    int i = total;
    while(i > 0)
    {
        i--;
        std::tr1::unordered_map<int, int>::const_iterator found =
            dict.find(i);
        sum += found->second;
    }
}
cout << sum << endl;

Answer 1

您正在衡量显式内存管理的成本。更多统计数据可用here. 这是relevant too. 和Chris Sells' attempt 为 CLR 添加确定性终结是值得注意的。

Answer 2

在代码级别会有一些差异：无序映射采用一对这一事实会强制构造此类对象，而 C# 在 Add 中传递两个参数可能会更快。

另外一点是哈希表本身的实现：哈希函数的实现，或者说处理冲突的方式，会导致不同的性能模式。

加上对齐和缓存、某些算法的 JIT 友好性，以及比较两种不同语言的两种不同实现变得非常困难，您唯一可以比较的是手头的特定任务。尝试使用更少或更多元素，或者尝试随机访问元素而不是按顺序访问元素，您可能会看到截然不同的结果。

Answer 3

这两个版本是不等价的，您在 C++ while 循环的每次传递中都构造了一个迭代器。这会占用 CPU 时间并抛出您的结果。