C# 声明本地与超出范围的函数变量以及性能与可读性/健壮性

Question

我一直想知道如何处理这个问题已经有一段时间了，但我找不到一个优雅的解决方案。我认为一些例子是理解问题的最简单方法。

假设我们在一个类中有这段代码，当调用它们的函数时，x 和 y 需要从 0 开始：

// here we have x as a local variable
private void functionX() {
    int x = 0;
    // ...
    // do stuff with x
    // ...
}

// here we have y as an out of function scope variable
int y;
private void functionY() {
    y = 0;
    // ...
    // do stuff with y
    // ...
}

public void update() 
{
    // this is slower because x gets a new instance every time functionX gets called    
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        functionX();
    }

    // this is faster because y gets only one instance before the function ever gets called
    for (int i = 0; i < 100000; i++) {
        functionY();
    }
}

我已经测试了这段代码，并使用函数范围外的变量而不是使用局部变量产生了更好的性能（尽管在这个例子中不是很多，但仍然有性能提升）。缺点是您必须在函数范围外部声明函数变量才能获得这种性能提升，这会使您的代码更混乱且更容易出错。

这只是一个非常简单的示例，但是如果您有数千行代码，其中包含大量此类函数变量，并且将它们超出函数范围所带来的性能提升不容忽视，但您因拥有而造成的混乱所有这些超出范围的变量也不能被忽略吗？是否有解决此问题的方法，或者您必须在性能和可读性/稳健性之间做出选择？

ps.当您必须从它们所在的类构造多个对象时，在其函数中制作 x 或 y 静态变量也不起作用（您的所有对象都将具有x 和 y 表示整个程序运行时）

编辑：进一步简化代码

Answer 1

如果它适用于不复杂的变量，例如 int/string/double 等。除非您每秒执行 1.000.000 次，否则几乎没有差异。如果您认为使用 new Element() 它是一个不同的故事示例，您可以测试它是 C# 或任何其他语言中的 Vector3。 c#中的示例代码

// slowest
void functionX(){
    Vector3 newV3_0 = new Vector3();
}
// abit faster then X
Vector3 newV3_1;
void functionY(){
    newV3_1 = new Vector3();
}
// the fastest solution
Vector3 newV3_2 = Vector3.zero;
void functionZ(){
    //do things with vector;
}
// abit slower then Z
Vector3 newV3_3;
void functionQ(){
    newV3_3 = Vector3.zero;
}

如果您要分别循环它们中的每一个，例如 1.000.000 次 functionZ 将执行最快，因为内部没有任何操作，因为您在外部执行所有操作。但是这也有一个缺点，你需要记住不要在其他地方使用这个变量

Answer 2

“我已经测试了这段代码，并且使用函数范围外的变量而不是使用局部变量产生了更好的性能（尽管在这个例子中不是很多，但仍然有性能提升）。”我认为这需要性能咆哮： https://ericlippert.com/2012/12/17/performance-rant/ 虽然您完成了第 1 部分（希望能够给出有意义的结果），但 2-6 仍然适用于您的案例。

我认为可读性和健壮性是最重要的。许多微优化（死代码检测，内部函数，添加或删除临时变量）可以留给 JiT。如果您确实需要这种差异，那么有 99% 的情况是您正在做Realtime Programming。尽管它很强大，但实时编程并不是 .NET Framework 的强项。仅仅拥有一个垃圾收集器通常是不合格的。