冗余/性能更好的代码 VS 优化/性能较差的代码

Question

就我而言，我使用的是 C#，但问题的概念也适用于 Java。希望答案足够通用以涵盖两种语言。否则最好将问题一分为二。

我一直在想哪一个更好。

编译器是否负责增强“第二”代码以使其性能与“第一”代码一样好？

能否同时获得“更好的性能”和“优化”的代码？

冗余/更好的性能代码：

string name = GetName(); // returned string could be empty
List<string> myListOfStrings = GetListOfStrings();
if(string.IsNullOrWhiteSpace(name)
{
    foreach(string s in myListOfStrings)
        Console.WriteLine(s);
}
else
{
    foreach(string s in myListOfStrings)
        Console.WriteLine(s + " (Name is: " + name);
}

优化/性能较差的代码：

string name = GetName(); // returned string could be empty
List<string> myListOfStrings = GetListOfStrings();

foreach(string s in myListOfStrings)
    Console.WriteLine(string.IsNullOrWhiteSpace(name) ? s : s + " (Name is: " + name);

显然，'first' 代码的执行时间更短，因为它在每个循环中只执行一次条件 'string.IsNullOrWhiteSpace(name)'。而“第二”代码（更好）在每次迭代时执行条件。

请考虑较长的循环执行时间而不是较短的循环执行时间，因为我知道当它很短时，性能不会有差异。

Answer 1

编译器是否负责增强“第二”代码以使其性能与“第一”代码一样好？

不，它不能。

1. 它不知道布尔表达式在循环的迭代之间不会改变。 有可能代码每次返回的值都不一样，所以每次迭代都强制执行检查。

2. 布尔表达式也可能有副作用。在这种情况下它不会，但编译器无法知道这一点。为了满足规范，执行此类副作用很重要，因此需要在每次迭代中执行检查。

那么，您需要问的下一个问题是，在这种情况下，执行您提到的优化是否重要？在任何情况下，我都可以想象您显示的确切代码，可能不是。检查速度很快，几乎可以肯定不会成为瓶颈。如果存在性能问题，几乎肯定会有更大的鱼。

也就是说，只需对示例进行一些更改，就可以让它变得重要。如果布尔表达式本身计算量很大（即它是数据库调用、Web 服务调用、一些昂贵的 CPU 计算等的结果），那么它可能是重要的性能优化。另一个需要考虑的情况是如果布尔表达式有副作用会发生什么。如果是MoveNext 对IEnumerator 的调用怎么办？如果只执行一次很重要，因为您不希望副作用发生 N 次，那么这将成为一个非常重要的问题。

在这种情况下有几种可能的解决方案。

最简单的方法很可能只计算一次布尔表达式，然后将其存储在一个变量中：

bool someValue = ComputeComplexBooleanValue();
foreach(var item in collection)
{
    if(someValue)
        doStuff(item);
    else
        doOtherStuff(item);
}

如果你想执行布尔值 0-1 次（即避免在集合为空的情况下调用它一次），那么我们可以使用 Lazy 懒惰地计算该值，但确保它仍然只是计算最多一次：

var someValue = new Lazy<bool>(() => ComputeComplexBooleanValue());
foreach (var item in collection)
{
    if (someValue.Value)
        doStuff(item);
    else
        doOtherStuff(item);
}

Answer 2

您应该始终首先采用更易于理解和维护的方式。这意味着将重复代码减少到绝对最小值 (DRY)。此外，这种微优化对于许多系统来说并不是那么重要。另请注意，较短的代码并不总是更好。

我想我会选择这样的：

string name = GetName(); // returned string could be empty
bool nameIsEmpty = string.IsNullOrWhiteSpace(name);

foreach (string s in GetListOfStrings()) {       

    string messageAddition = "";
    if (!nameIsEmpty) {
        messageAddition = " (Name is: " + name + ")";
    }

    Console.WriteLine(s + messageAddition);

    // more code which uses the computed value.. 
    // otherwise the condition can be moved out the loop
}

我发现额外的if 语句比方法调用中的?: 运算符更易于阅读，但这可能是个人喜好。

如果您想稍后提高性能，您应该分析您的应用程序并首先开始优化最慢的代码部分。也许您的 GetListOfStrings() 方法太慢了，以至于其他代码的性能完全无关紧要。如果您测量复制循环可以显着提高性能，您可以考虑更改它。