C#中“新”的性能成本？答案

【问题标题】：Performance cost of 'new' in C#?C#中“新”的性能成本？
【发布时间】：2011-05-14 07:33:41
【问题描述】：

在 C# 中，使用 new 关键字的性能成本是多少？我特别询问有关游戏开发的问题，我知道在 C++ 中，在每个更新周期都进行更新是绝对禁忌的。这同样适用于 C# 吗？我正在使用 XNA 并为移动设备开发。真的只是作为一个优化问题问。

【问题讨论】：

你认为你的问题真的需要 C++ 标签吗？您的问题与 C++ 无关，可以在没有提及它的句子的情况下提出。（换句话说，没有 C++ 经验的人可以回答这个问题。）
我希望有 C++ 经验的人回答这个问题，因为我有 C++ 程序员的背景，想了解它与 C# 的细微差别。
您可能应该阅读这篇博文：blogs.msdn.com/b/shawnhar/archive/2007/07/02/… 问题不在于new，而是它触发垃圾收集的可能性。（new 本身非常快。）

标签： c# performance xna new-operator

【解决方案1】：

new的费用分为三部分：

分配内存（如果是值类型，则可能不需要）
运行构造函数（取决于你在做什么）
垃圾收集成本（同样，如果它是值类型，则可能不适用，具体取决于上下文）

如果不在主代码中创建 any 新对象，就很难以惯用方式使用 C#...尽管我敢说通过尽可能多地重用对象是可行的。尝试使用一些真实的设备，看看你的游戏表现如何。

我当然同意像这样的微优化通常在编程中应该避免，但它更可能适用于游戏循环而不是其他地方 - 因为显然游戏对甚至小停顿。但是，很难判断使用更多对象的成本，因为 GC 成本会随着时间的推移而分散。

.NET 中的分配器和垃圾收集器非常好，尽管它在设备上可能更简单（我假设是 Windows Phone 7）？特别是，我不确定 Compact Framework CLR（这是 WP7 使用的一个）是否具有分代 GC。

【讨论】：

Compact Framework 没有分代垃圾回收——至少，上次我检查过。但那是在 2003 年的 PocketPC 时代，当时大多数设备只有 32MB 的内存......
@Rei：是的，旧版本肯定没有。不确定 3.7，这是 WP7 中的内容。
嗯，设计一个实验来找出答案会很酷。不过这将是一个挑战。
@JonSkeet：Singleton 的使用可以帮助避免创建太多对象吗？
@MagB：是的，但它的不灵活性在大多数情况下仍然值得避免，IMO。

【解决方案2】：

C# 中的分配实际上比 C++ 中的要快。它只涉及增加堆指针并返回该指针。通常，对象在 C# 中比在 C++ 中更频繁地出现 newed，因为像 strings 这样的东西涉及更多的不变性。

正如其他人所指出的，真正的野兽是垃圾收集器，这有点难以分析。尽管如此，在大多数情况下，即使 GCing 也与 C++ 中的 delete 一样快（如果不快的话）——只是你无法预测它何时会发生。

.NET 团队的性能专家 Rico Mariani 的一些提示：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms973837.aspx

它有点老了，对 GC 有一些改进，但大部分信息仍然相关。

我应该补充一点，XNA/Compact Framework 垃圾收集器比 x86 版本要慢一些，以牺牲 CPU 来换取内存性能，所以您应该注意这一点。

编辑

我忘了提，这很重要：value types，包括结构，也使用new 语法，但是它们是在堆栈上而不是在堆上创建的，因此除非这些结构没有 GC 成本你box他们。

【讨论】：

+1 对 GC 进行了很好的讨论，并且是正确的。游戏中内存分配的最大问题是垃圾收集器会停止所有线程进行收集。这很容易导致帧率中断。
是的，有多种可用的 GC 实现可以解决这个问题。在 Windows 上，有 IIS 使用的服务器 GC 和 .exes 默认使用的应用程序 GC。服务器更彻底，频率更低，但锁定所有线程的时间更长。如果我们幸运的话，他们会调整 CF/XNA 的频率更高且锁定时间更短。
不确定电话。但 Xbox 360 每 1MB 分配运行一次，并且是非分代的。它足够慢，你需要关心它。另一方面，在大多数情况下，Windows 都可以用于游戏开发。
当然需要收集栈上包含引用的值类型；不是因为它可能已经死了，而是因为它包含的引用可能还活着。包含引用类型的堆栈分配值类型仍然会为 GC 贡献成本。

【解决方案3】：

新运营商本身的成本可以忽略不计。可能会花费在自定义构造函数中发生的处理。所以如果你在这个构造函数中有很多事情发生，那可能是个问题。

【讨论】：

【解决方案4】：

您应该始终以“最简单”的方式编写代码然后测量瓶颈，如果它们存在。

无论如何，我永远不会用 C# 编写游戏代码。

编辑

既然它引起了不满，我的意思是我永远不会用 C# 编码如果 C++ 是一个可用的选项。这是我的想法，因为 OP 也标记了 C++。

【讨论】：

Afaik Caesar IV 至少部分是用 C# 编写的 - 太可怕了，就好像你能分辨出 GC 何时运行 :)
如果 OP 正在为 WP7 开发，那么唯一的其他选择是 VB。这就是你想要的吗？！？
您不仅担心移动应用的瓶颈，还担心电池消耗。
@Armen - 快速谷歌搜索告诉我它使用 C# 进行游戏逻辑，如果应用得当（jitted），与使用 Lua 等脚本语言相比，其性能提升或虚幻脚本。

【解决方案5】：

new 本身的成本很可能并不显着，但由于在堆上分配新对象（当创建引用类型的实例时）可能会触发垃圾回收，所以副作用在游戏中可能很显着。如果您担心 GC，您可以使用值类型或重用对象。

此外，正如 Darin 正确指出的那样，构造函数可能会做很多工作。

【讨论】：

【解决方案6】：

在 c# 中几乎没有与 new 运算符相关的成本，但是当您在引用类型上使用 new 时，将会有一个堆分配，这由 GC 维护。如果内存是连续的，那么分配内存只是一个指针移动，但是如果找到两个分配之间的 GAP，那么 GC 将查询可用内存的空闲列表（链接列表）以找到所需的对象，这将需要一些时间 o(n ) 行程时间。

See Post By Eric Lippert

【讨论】：

【解决方案7】：

在 C# 中，内存由垃圾收集器进行碎片整理，因此查找和分配内存是一项非常快速的操作。但是，GC 偶尔执行的碎片整理可能会大大减慢速度

【讨论】：

【解决方案8】：

当您在 c# 中编写 new 时，CLR 会将内存分配给托管堆上的对象。

由于 C# 中的垃圾收集是自动的（只有在测试期间人们使用 GC.Collect 手动触发它的情况下），所以在 c# 上进行游戏设计是个坏主意。

您应该为此目的寻找 C++，因为那里有析构函数。

~ClassName()
{
//kill my object and reclaim memory.
}

【讨论】：

【解决方案9】：

通常，对于 c# 来说，错过 Rect、Point 等微结构的堆栈分配是一个性能黑洞。堆栈上的空间分配只是 bp:sp = bp:sp + cpu 的大小，而使用 New 的堆分配需要很多算法、gc 控制、大内存页面大小、最终在磁盘上、重定位等

【讨论】：

【解决方案10】：

我的测量表明，“新”引用类型有时可能需要长达 2.2 秒，有时可能快到几个滴答声。底线是 .net GC 中没有实时保证，性能可能会以随机方式显着变化。所以我建议实时设计，例如游戏，不要在代码的实时部分（例如更新循环）中调用“new”来引用类型，因为没有实时保证。

当然，许多人会争辩说，“新”多久会花费 2.2 秒，如果只发生几个小时一次，这是否重要。好吧，这必须是设计师的判断。但是为了学术争论，GC不是实时的，因此不要在实时代码中调用“new”。

【讨论】：