调试模式下的 List<string> 声明速度差异

Question

我使用 System.Diagnostics.StopWatch 类为 C# 创建了一个小型基准测试控制台应用程序，以观察 3 个方法需要多长时间：

我如何运行基准测试：

public void Run()
{
    Stopwatch sw = new Stopwatch();

    sw.Start();
    InitDirectly();
    sw.Stop();
    Console.WriteLine($"InitDirectly: {sw.Elapsed.TotalMilliseconds}ms");

    sw.Reset();

    sw.Start();
    InitWithAdd();
    sw.Stop();
    Console.WriteLine($"InitWithAdd: {sw.Elapsed.TotalMilliseconds}ms");

    sw.Reset();

    sw.Start();
    InitWithForLoop();
    sw.Stop();
    Console.WriteLine($"InitWithForLoop: {sw.Elapsed.TotalMilliseconds}ms");
}

方法一：

private void InitListDirectly()
{
    var list = new List<string>() {
        "string",
        "string",
        "string",
        //... up to a 100th entry
    };
}

方法二：

private void InitListViaAdd()
{
    var list = new List<string>();
    list.Add("string");
    list.Add("string");
    list.Add("string");
    //... up to a 100th entry
}

方法三：

private void InitListViaForLoop() {
    var list = new List<string>();
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        list.Add("string");
    }
}

现在在方法 1 之前启动秒表，然后停止。 方法 2 相同。

1. 方法 1 耗时约 0.800 毫秒
2. 方法 2 耗时约 1.000 毫秒
3. 方法 3 耗时约 0.120 毫秒

现在我很惊讶，for 循环（方法 3）的速度如此之快。我希望方法 1 最快，因为其他两种方法必须调用“Add(string)”，而第三种方法必须创建一个 for 循环。

为什么方法 3 这么快？这是由于一些编译器魔法吗？它是否意识到 for 循环中的语句对于它的所有迭代都是相同的？

编辑：我在调试模式下运行。

Answer 1

这不是您问题的答案，但如果您使用BenchmarkDotNet 进行测试，您的问题可能会有所不同。

Answer 2

将 100 个字符串添加到 List<> 需要整整一毫秒？这就像 2 到 4 百万个时钟周期！这太疯狂了，而且比调试模式解释实际运行代码的时间要长得多。

由于您只调用每个函数一次，也许这包括 JIT 编译函数的时间？

即使在调试模式下，带有循环的短函数也可以比大型函数更容易地 JIT 转换为机器代码，因为 JIT 编译器要处理的字节码要少得多。