编程杂谈——std::vector与List的性能比较

昨天在比较完c++中std::vector的两个方法的性能差异并留下记录后——，今日尝试在c#中测试对应功能的性能。

c#中对应std::vector的数据结构为list。更多的对应关系可以参照下面：

std::vector - list
std::list - linkedlist
std::map - dictionary<k, v>
std::set - hashset
std::multimap - dictionary<k, list>

c#的测试代码如下：

using system;
using system.collections.generic;
using system.diagnostics;

namespace consoleapp
{
    class item
    {
        public string name { get; set; }
    }
    class program
    {
        static void main(string[] args)
        {
            var sw = new stopwatch();
            sw.start();
            var count = 100000;
            var l = new list<item>();
            
            for (int i = 0; i < count; i++)
            {
                l.add(new item { name = "test" });
            }

            console.writeline(sw.elapsedmilliseconds / 1000.0);
        }
    }
}

程序执行结果约为0.077(该值每次会发生少许变化)

而c++的测试代码的结果约是0.207。这就有违于我们一般的认知了，毕竟通常都觉得c++的性能要优于c#。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <chrono>

class item
{
public:
    item(std::string name):name(name){}
private:
    std::string name;
};

int main()
{
    std::vector<item> v;
    int count = 100000;
    v.reserve(count);
    clock_t begin_time = clock();
    for (auto i = 0; i < count; i++)
    {
        v.emplace_back("test");
    }

    std::cout << float(clock() - begin_time) / clocks_per_sec << std::endl;
}

原来这里犯了个错误，如果要进行基准测试的话，必须要在release模式下进行。

当改成release模式后，c++的代码执行时间变成了0.003，而c#也下降到了0.061左右。

不过在上述c#代码中，缺少一点优化，var l = new list<item>();没有预设容量值，如果改成var l = new list<item>(count);，执行时间进一步下降至0.050左右。

然而c#代码还可以继续优化，将item类改成结构体后，结果变成了0.006。

struct item
{
    public string name { get; set; }
}

如果把c++代码中也同样改成结构体，则几乎没有获得什么优化。

struct item
{
public:
    item(std::string name):name(name){}
private:
    std::string name;
};

最后将测试数据量从10w加至1000w后，c++代码的执行时间约是0.286，而c#的约为0.627。同样是2倍左右的差距。

值得注意的是，上述的c#代码是在.net core 3.0基础上测试，如果改成.net framwork 4.8，执行时间会降为0.536左右。由此可见，.net core应该还留有不少可以优化的地方，希望其在性能方面上能够进一步改善。