为什么 AddRange 比使用 foreach 循环更快？答案

【问题标题】：Why is AddRange faster than using a foreach loop?为什么 AddRange 比使用 foreach 循环更快？
【发布时间】：2012-03-23 09:08:39
【问题描述】：

var fillData = new List<int>();
for (var i = 0; i < 100000; i++)
     fillData.Add(i);

var stopwatch1 = new Stopwatch();
stopwatch1.Start();

var autoFill = new List<int>();
autoFill.AddRange(fillData);
stopwatch1.Stop();

var stopwatch2 = new Stopwatch();
stopwatch2.Start();

var manualFill = new List<int>();

foreach (var i in fillData)
    manualFill.Add(i);
stopwatch2.Stop();

当我从stopwach1 和stopwach2 获取4 个结果时，stopwatch1 的值始终低于stopwatch2。这意味着addrange 总是比foreach 快。有谁知道为什么？

【问题讨论】：

如果您担心对 GC 敏感的性能（即在针对移动设备的 Unity 游戏中），AddRange 将 ToArray() 传入的集合，这是一个分配。提升容量和手动添加可能会更快。

标签： c# .net c#-4.0

【解决方案1】：

AddRange 可能会检查传递给它的值在哪里实现 IList 或 IList<T>。如果是这样，它可以找出范围内有多少值，因此需要分配多少空间......而foreach 循环可能需要重新分配几次。

此外，即使在分配之后，List<T> 也可以使用IList<T>.CopyTo 将大容量复制到底层数组中（当然，对于实现IList<T> 的范围。）

我怀疑您会发现，如果您再次尝试测试但使用Enumerable.Range(0, 100000) 代替fillData 而不是List<T>，这两者将花费大约相同的时间。

【讨论】：

【解决方案2】：

如果您使用Add，它会根据需要逐渐调整内部数组的大小（加倍），从默认的起始大小 10 (IIRC)。如果你使用：

var manualFill = new List<int>(fillData.Count);

我希望它会彻底改变（不再调整大小/数据复制）。

从反射器，AddRange 在内部执行此操作，而不是成倍增长：

ICollection<T> is2 = collection as ICollection<T>;
if (is2 != null)
{
    int count = is2.Count;
    if (count > 0)
    {
        this.EnsureCapacity(this._size + count);
        // ^^^ this the key bit, and prevents slow growth when possible ^^^

【讨论】：

【解决方案3】：

因为AddRange 检查添加项的大小并且只增加一次内部数组的大小。

【讨论】：

【解决方案4】：

List AddRange 方法的反射器反汇编代码如下

ICollection<T> is2 = collection as ICollection<T>;
if (is2 != null)
{
    int count = is2.Count;
    if (count > 0)
    {
        this.EnsureCapacity(this._size + count);
        if (index < this._size)
        {
            Array.Copy(this._items, index, this._items, index + count, this._size - index);
        }
        if (this == is2)
        {
            Array.Copy(this._items, 0, this._items, index, index);
            Array.Copy(this._items, (int) (index + count), this._items, (int) (index * 2), (int) (this._size - index));
        }
        else
        {
            T[] array = new T[count];
            is2.CopyTo(array, 0);
            array.CopyTo(this._items, index);
        }
        this._size += count;
    }
}

如您所见，有一些优化，例如 EnsureCapacity() 调用和使用 Array.Copy()。

【讨论】：

【解决方案5】：

当使用AddRange 时，Collection 可以增加一次数组的大小，然后将值复制到其中。

使用foreach 语句，集合需要多次增加集合的大小。

增加 thr 大小意味着复制整个数组需要时间。

【讨论】：

【解决方案6】：

这就像让服务员给你送了十杯啤酒，然后让他一次给你送了 10 杯啤酒。

你认为哪个更快:)

【讨论】：

【解决方案7】：

我想这是优化内存分配的结果。 for AddRange 内存只分配一次，而 foreach 在每次迭代时都会重新分配。

AddRange 实现中也可能有一些优化（例如 memcpy）

【讨论】：

【解决方案8】：

在手动添加项目之前尝试初始化初始列表容量：

var manualFill = new List<int>(fillData.Count);

【讨论】：

【解决方案9】：

这是因为 Foreach 循环将添加循环获得的所有值，并且
AddRange() 方法将收集它获得的所有值作为“块”并立即将该块添加到指定位置。

简单的理解，这就像你有一个从市场上拿来的 10 件物品的清单，这会更快地把所有的东西一件一件或一次全部拿来。

【讨论】：

【解决方案10】：

AddRange 扩展不会遍历每个项目，而是将每个项目作为一个整体应用。 foreach 和 .AddRange 都有一个目的。 Addrange 将在您目前的情况下赢得速度的较量。

【讨论】：