12

Допустим, имеется некий массив, например:

int[,] array = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 } };

Все массивы реализуют IEnumerable (не generic), таким образом, при использовании этого интерфейса все элементы будут упакованы?

Вопрос актуален, например, при использовании Linq-операций Cast<T>() или OfType<T>():

Console.WriteLine(string.Join(" " , array.Cast<int>()));
8
  • Судя по исходникам упаковка-распаковка таки будет
    – tym32167
    28 окт 2017 в 18:46
  • @tym32167, спасибо за ссылку, я тоже думаю что будет, просто сегодня ажиотаж среди переборщиков двумерных массивов. Соответственно даже foreach (int x in array) будет приводить к упаковке, так ведь? 28 окт 2017 в 18:49
  • Мне кажется, если это foreach (int x in array) применить к IEnumerable<int>, то ничего не будет. Если применить к IEnumerable - то распаковка на лицо
    – tym32167
    28 окт 2017 в 18:51
  • @tym32167, а IEnumerable<int> разве реализуется массивом? Вроде нет же, иначе Cast не потребовался бы 28 окт 2017 в 18:56
  • @Андрей я так понял, что вы прозрачно намекаете нам, что с массивом нужно работать только через цикл for(), а не foreach()?
    – Bulson
    28 окт 2017 в 18:58

2 ответа 2

17

Да, ситуация с многомерными массивами довольно печальная. Такой массив реализует IEnumerable, но не реализует IEnumerable<T>. А это означает, что любое использование многомерного массива через "призму" IEnumerable приведет к упаковке каждого элемента, и использование метода Enumerable.Cast<T> - не исключение.

Вот простой бенчмарк (на основе BenchmarkDotNet), который показывает, что это действительно так:

[MemoryDiagnoser]
public class MultidimentionalAarrayTests
{
    private int[,] m_multiArray = {{1, 2}, {3, 4}};
    private int[] m_regularArray = {1, 2, 3, 4};

    [Benchmark]
    public int MultiArrayLast()
    {
        return m_multiArray.Cast<int>().Last();
    }

    [Benchmark]
    public int RegularArrayLast()
    {
        return m_regularArray.Last();
    }
}

Результат:

                     Method |        Mean |     Error |    StdDev |  Gen 0 | Allocated |
--------------------------- |------------:|----------:|----------:|-------:|----------:|
             MultiArrayLast | 1,166.97 ns | 23.229 ns | 51.473 ns | 0.0401 |     132 B |
           RegularArrayLast |    51.29 ns |  1.250 ns |  3.686 ns |      - |       0 B |

Мы тут видим кучку аллокаций: в первом случае - упакован каждый элемент, итератор в Cast<T>, итератор в Last<T>. Во втором случае нет аллокаций вообще, поскольку Last<T> проверяет, что последовательность реализует IList<T> (а одномерный массив его реализует) и сразу же возвращает последний элемент.

Поскольку многомерные массивы не реализуют обобщенный IEnumerable<T>, то заставить его сделать это самим мы не можем, но мы можем создать метод расширения, чтобы не использовать Enumerable.Cast<T>:

public static class MultiDimentionalArrayEx
{
    public static IEnumerable<T> AsEnumerable<T>(this T[,] array)
    {
        foreach (var e in array) yield return e;
    }
}

Теперь мы можем добавить еще один бенчмарк, чтобы проверить результат:

[Benchmark]
public int MultiArrayWithAsEnumerable()
{
    return m_multiArray.AsEnumerable().Last();
}

И вот окончательный результат:

                     Method |        Mean |      Error |     StdDev |  Gen 0 | Allocated |
--------------------------- |------------:|-----------:|-----------:|-------:|----------:|
             MultiArrayLast | 1,115.45 ns | 31.0145 ns | 90.9603 ns | 0.0401 |     132 B |
           RegularArrayLast |    46.11 ns |  0.1826 ns |  0.1525 ns |      - |       0 B |
 MultiArrayWithAsEnumerable |   161.74 ns |  3.2693 ns |  3.2109 ns | 0.0150 |      48 B |

Здесь мы видим, что есть выделение в куче двух итераторов (одного для метода расширения и еще одного для Enumerable.Last<T>), но нет упаковок самих элементов.

7
  • А почему вы говорите "придется создать кучу методов расширения для каждого значимого типа"? Такой generic-метод, вроде, дает тот же результат: public static IEnumerable<T> AsEnumerable<T>(this T[,] array) 29 окт 2017 в 5:41
  • Да, @Андрей, конечно:). Так что вот вам и обобщенное решение: вместо Cast<T> используйте AsEnumerable и это избавит от упаковок;) 29 окт 2017 в 5:54
  • @Андрей Поправил ответ. 29 окт 2017 в 5:56
  • А зачем нужен where T:struct? 29 окт 2017 в 6:24
  • Потому что для классов вполне Cast<T> подойдет. 29 окт 2017 в 6:35
8

При использовании необобщённого IEnumerable упаковки, конечно, не избежать.

Но компилятор умный, и в некоторых случаях может обойтись без IEnumerable. Важный случай — это если объект, по которому производится перечисление, обладает открытым методом GetEnumerator с подходящей сигнатурой. В этом случае будет использован именно он.*

Второй важный частный случай (и именно он у нас имеет место) — это массивы. Компилятор знает, как можно более эффективно обходить массивы, и иногда пользуется этим.

Например, вот такая функция

static int[,] array = ...;
static void Test()
{
    foreach (var val in array)
        Console.WriteLine(val);
}

скомпилировалась так, как будто она была написана следующим образом:

int[,] array = Program.array;
int upperBound = array.GetUpperBound(0);
int upperBound2 = array.GetUpperBound(1);
for (int i = array.GetLowerBound(0); i <= upperBound; i++)
{
    for (int j = array.GetLowerBound(1); j <= upperBound2; j++)
    {
        Console.WriteLine(array[i, j]);
    }
}

Для случая Cast<T>, кажется, оптимизатор не пытается улучшить код для массивов, и таки использует Cast. В коде Cast<T> есть проверка на наличие типизированного варианта IEnumerable<T> (и в этом случае упаковки бы не было), но массив его не поддерживает. Так что выполняется итерация по IEnumerable с упаковкой результатов. В последующих версиях языка, возможно, оптимизатор станет умнее (если разработчики сочтут этот случай важным).


(Для недоверчивых, вот IL-код:

// int[,] array = Program.array;
IL_0000: ldsfld int32[0..., 0...] Test.Program::'array'
IL_0005: stloc.0

// int upperBound = array.GetUpperBound(0);
IL_0006: ldloc.0
IL_0007: ldc.i4.0
IL_0008: callvirt instance int32 [mscorlib]System.Array::GetUpperBound(int32)
IL_000d: stloc.1

// int upperBound2 = array.GetUpperBound(1);
IL_000e: ldloc.0
IL_000f: ldc.i4.1
IL_0010: callvirt instance int32 [mscorlib]System.Array::GetUpperBound(int32)
IL_0015: stloc.2

// i = array.GetLowerBound(0)
IL_0016: ldloc.0
IL_0017: ldc.i4.0
IL_0018: callvirt instance int32 [mscorlib]System.Array::GetLowerBound(int32)
IL_001d: stloc.3

IL_001e: br.s IL_0048 // jump to outer loop check
// loop start (head: IL_0048)
    // j = array.GetLowerBound(1)
    IL_0020: ldloc.0
    IL_0021: ldc.i4.1
    IL_0022: callvirt instance int32 [mscorlib]System.Array::GetLowerBound(int32)
    IL_0027: stloc.s 4

    IL_0029: br.s IL_003f // jump to inner loop check
    // loop start (head: IL_003f)
        // array[i, j]
        IL_002b: ldloc.0
        IL_002c: ldloc.3
        IL_002d: ldloc.s 4
        IL_002f: call instance int32 int32[0..., 0...]::Get(int32, int32)
        IL_0034: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32)

        // j++
        IL_0039: ldloc.s 4
        IL_003b: ldc.i4.1
        IL_003c: add
        IL_003d: stloc.s 4

        // j <= upperBound2
        IL_003f: ldloc.s 4
        IL_0041: ldloc.2
        IL_0042: ble.s IL_002b
    // end loop

    // i++
    IL_0044: ldloc.3
    IL_0045: ldc.i4.1
    IL_0046: add
    IL_0047: stloc.3

    // i <= upperBound
    IL_0048: ldloc.3
    IL_0049: ldloc.1
    IL_004a: ble.s IL_0020
// end loop

IL_004c: ret

Проверяйте!)


*Ссылка на документацию:

  • Otherwise, determine whether the type X has an appropriate GetEnumerator method:

и только после этого

  • Otherwise, check for an enumerable interface:

Это позволяет, в частности, при итерации по List<T> итерировать не по интерфейсу IEnumerator<T>, а по структуре List<T>.Enumerator, и тем самым избежать упаковки этой структуры.

10
  • Т.е Cast тоже не будет упаковать элементы получается? Или все же будет? 28 окт 2017 в 20:36
  • 1
    Чего-то мне кажется, что топик-стартер спрашивал об упаковке элементов, а в ответе речь идет об упаковке итератора... 29 окт 2017 в 0:25
  • 1
    @SergeyTeplyakov: В ответе приводится пример того, что foreach не работает через необобщённый IEnumerable с необходимостью упаковки каждого элемента, как можно было бы предположить, а разворачивает в двойной цикл, в котором упаковка элементов не нужна.
    – VladD
    29 окт 2017 в 8:32
  • 1
    @SergeyTeplyakov: А про упаковку итератора вообще в подстрочном примечании.
    – VladD
    29 окт 2017 в 10:22
  • 1
    @VladD Сорри. Вопросы сняты:) 29 окт 2017 в 16:54

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.