¿El operador ternario es dos veces más lento que un bloque if-else?


246

He leído todas partes que el operador ternario se supone que es más rápido que el, o al menos lo mismo que, su equivalente if- elsebloque.

Sin embargo, hice la siguiente prueba y descubrí que no es el caso:

Random r = new Random();
int[] array = new int[20000000];
for(int i = 0; i < array.Length; i++)
{
    array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
}
Array.Sort(array);

long value = 0;
DateTime begin = DateTime.UtcNow;

foreach (int i in array)
{
    if (i > 0)
    {
        value += 2;
    }
    else
    {
        value += 3;
    }
    // if-else block above takes on average 85 ms

    // OR I can use a ternary operator:
    // value += i > 0 ? 2 : 3; // takes 157 ms
}
DateTime end = DateTime.UtcNow;
MessageBox.Show("Measured time: " + (end-begin).TotalMilliseconds + " ms.\r\nResult = " + value.ToString());

Mi computadora tardó 85 ms en ejecutar el código anterior. Pero si comento el fragmento if- elsey descomento la línea del operador ternario, tomará aproximadamente 157 ms.

¿Por qué está pasando esto?


96
Lo primero que debe solucionar: no lo use DateTimepara medir el rendimiento. Uso Stopwatch. Luego, el tiempo es bastante más largo: es un tiempo muy corto para medir.
Jon Skeet

49
Use una semilla cuando cree el Randomobjeto, para que siempre tenga la misma secuencia. Si prueba un código diferente con datos diferentes, puede ver muy bien las diferencias en el rendimiento.
Guffa

12
¿Intentó también compilarlo / ejecutarlo en modo de lanzamiento con las optimizaciones del compilador activadas y sin el depurador conectado?
Chris Sinclair

77
@LarryOBrien: Interesante toma. Acabo de hacer una prueba rápida de LINQPad y obtengo resultados muy diferentes con la matriz ordenada o no. De hecho, con esto ordenado reproduzco la misma diferencia de velocidad reportada. Al eliminar la ordenación también se elimina la diferencia horaria.
Chris Sinclair

39
El punto aquí es que las microoptimizaciones de pruebas de rendimiento son difíciles . Prácticamente todas las cosas que observa en su resultado están relacionadas con errores en su código de prueba, no con diferencias en el código significativo. Cuando arregle los enumerados aquí, habrá más, se lo puedo asegurar. La moraleja de la historia, no se moleste con las microoptimizaciones o intente probarlas en primer lugar. Si el código es realmente difícil de medir, significa que no es lo suficientemente lento como para ser un cuello de botella; ignoralo.
Servicio

Respuestas:


376

Para responder a esta pregunta, examinaremos el código de ensamblaje producido por los JIT X86 y X64 para cada uno de estos casos.

X86, si / entonces

    32:                 foreach (int i in array)
0000007c 33 D2                xor         edx,edx 
0000007e 83 7E 04 00          cmp         dword ptr [esi+4],0 
00000082 7E 1C                jle         000000A0 
00000084 8B 44 96 08          mov         eax,dword ptr [esi+edx*4+8] 
    33:                 {
    34:                     if (i > 0)
00000088 85 C0                test        eax,eax 
0000008a 7E 08                jle         00000094 
    35:                     {
    36:                         value += 2;
0000008c 83 C3 02             add         ebx,2 
0000008f 83 D7 00             adc         edi,0 
00000092 EB 06                jmp         0000009A 
    37:                     }
    38:                     else
    39:                     {
    40:                         value += 3;
00000094 83 C3 03             add         ebx,3 
00000097 83 D7 00             adc         edi,0 
0000009a 42                   inc         edx 
    32:                 foreach (int i in array)
0000009b 39 56 04             cmp         dword ptr [esi+4],edx 
0000009e 7F E4                jg          00000084 
    30:             for (int x = 0; x < iterations; x++)
000000a0 41                   inc         ecx 
000000a1 3B 4D F0             cmp         ecx,dword ptr [ebp-10h] 
000000a4 7C D6                jl          0000007C 

X86, ternario

    59:                 foreach (int i in array)
00000075 33 F6                xor         esi,esi 
00000077 83 7F 04 00          cmp         dword ptr [edi+4],0 
0000007b 7E 2D                jle         000000AA 
0000007d 8B 44 B7 08          mov         eax,dword ptr [edi+esi*4+8] 
    60:                 {
    61:                     value += i > 0 ? 2 : 3;
00000081 85 C0                test        eax,eax 
00000083 7F 07                jg          0000008C 
00000085 BA 03 00 00 00       mov         edx,3 
0000008a EB 05                jmp         00000091 
0000008c BA 02 00 00 00       mov         edx,2 
00000091 8B C3                mov         eax,ebx 
00000093 8B 4D EC             mov         ecx,dword ptr [ebp-14h] 
00000096 8B DA                mov         ebx,edx 
00000098 C1 FB 1F             sar         ebx,1Fh 
0000009b 03 C2                add         eax,edx 
0000009d 13 CB                adc         ecx,ebx 
0000009f 89 4D EC             mov         dword ptr [ebp-14h],ecx 
000000a2 8B D8                mov         ebx,eax 
000000a4 46                   inc         esi 
    59:                 foreach (int i in array)
000000a5 39 77 04             cmp         dword ptr [edi+4],esi 
000000a8 7F D3                jg          0000007D 
    57:             for (int x = 0; x < iterations; x++)
000000aa FF 45 E4             inc         dword ptr [ebp-1Ch] 
000000ad 8B 45 E4             mov         eax,dword ptr [ebp-1Ch] 
000000b0 3B 45 F0             cmp         eax,dword ptr [ebp-10h] 
000000b3 7C C0                jl          00000075 

X64, si / entonces

    32:                 foreach (int i in array)
00000059 4C 8B 4F 08          mov         r9,qword ptr [rdi+8] 
0000005d 0F 1F 00             nop         dword ptr [rax] 
00000060 45 85 C9             test        r9d,r9d 
00000063 7E 2B                jle         0000000000000090 
00000065 33 D2                xor         edx,edx 
00000067 45 33 C0             xor         r8d,r8d 
0000006a 4C 8B 57 08          mov         r10,qword ptr [rdi+8] 
0000006e 66 90                xchg        ax,ax 
00000070 42 8B 44 07 10       mov         eax,dword ptr [rdi+r8+10h] 
    33:                 {
    34:                     if (i > 0)
00000075 85 C0                test        eax,eax 
00000077 7E 07                jle         0000000000000080 
    35:                     {
    36:                         value += 2;
00000079 48 83 C5 02          add         rbp,2 
0000007d EB 05                jmp         0000000000000084 
0000007f 90                   nop 
    37:                     }
    38:                     else
    39:                     {
    40:                         value += 3;
00000080 48 83 C5 03          add         rbp,3 
00000084 FF C2                inc         edx 
00000086 49 83 C0 04          add         r8,4 
    32:                 foreach (int i in array)
0000008a 41 3B D2             cmp         edx,r10d 
0000008d 7C E1                jl          0000000000000070 
0000008f 90                   nop 
    30:             for (int x = 0; x < iterations; x++)
00000090 FF C1                inc         ecx 
00000092 41 3B CC             cmp         ecx,r12d 
00000095 7C C9                jl          0000000000000060 

X64, ternario

    59:                 foreach (int i in array)
00000044 4C 8B 4F 08          mov         r9,qword ptr [rdi+8] 
00000048 45 85 C9             test        r9d,r9d 
0000004b 7E 2F                jle         000000000000007C 
0000004d 45 33 C0             xor         r8d,r8d 
00000050 33 D2                xor         edx,edx 
00000052 4C 8B 57 08          mov         r10,qword ptr [rdi+8] 
00000056 8B 44 17 10          mov         eax,dword ptr [rdi+rdx+10h] 
    60:                 {
    61:                     value += i > 0 ? 2 : 3;
0000005a 85 C0                test        eax,eax 
0000005c 7F 07                jg          0000000000000065 
0000005e B8 03 00 00 00       mov         eax,3 
00000063 EB 05                jmp         000000000000006A 
00000065 B8 02 00 00 00       mov         eax,2 
0000006a 48 63 C0             movsxd      rax,eax 
0000006d 4C 03 E0             add         r12,rax 
00000070 41 FF C0             inc         r8d 
00000073 48 83 C2 04          add         rdx,4 
    59:                 foreach (int i in array)
00000077 45 3B C2             cmp         r8d,r10d 
0000007a 7C DA                jl          0000000000000056 
    57:             for (int x = 0; x < iterations; x++)
0000007c FF C1                inc         ecx 
0000007e 3B CD                cmp         ecx,ebp 
00000080 7C C6                jl          0000000000000048 

Primero: ¿por qué es el código X86? es mucho más lento que X64?

Esto se debe a las siguientes características del código:

  1. X64 tiene varios registros adicionales disponibles, y cada registro es de 64 bits. Esto permite que el X64 JIT realice el bucle interno completamente utilizando registros aparte de la carga idesde la matriz, mientras que el X86 JIT coloca varias operaciones de pila (acceso a memoria) en el bucle.
  2. valuees un entero de 64 bits, que requiere 2 instrucciones de máquina en X86 ( addseguido de adc) pero solo 1 en X64 ( add).

Segundo: ¿por qué el operador ternario es más lento en X86 y X64?

Esto se debe a una sutil diferencia en el orden de las operaciones que afectan el optimizador del JIT. Para JIT el operador ternario, en lugar de codificar directamente 2y 3en las addinstrucciones de la máquina, el JIT crea una variable intermedia (en un registro) para contener el resultado. Este registro se extiende luego de 32 bits a 64 bits antes de agregarlo value. Como todo esto se realiza en registros para X64, a pesar del aumento significativo en la complejidad para el operador ternario, el impacto neto se minimiza en cierta medida.

El X86 JIT, por otro lado, se ve afectado en mayor medida porque la adición de un nuevo valor intermedio en el bucle interno hace que "derrame" otro valor, lo que resulta en al menos 2 accesos de memoria adicionales en el bucle interno (ver los accesos a [ebp-14h]en el código ternario X86).


18
El compilador también podría expandir el ternario a un if-else.
dezfowler

13
Tenga en cuenta que x86 solo es más lento cuando se usa ternary ; es tan rápido como x64 cuando se usa if / else . Entonces la pregunta a responder es: "¿por qué el código X86 es mucho más lento que X64 cuando se usa el operador ternario?".
Eren Ersönmez

18
Seguramente no hay una buena razón para esto y MS debería 'arreglarlo', ya que Ternary es efectivamente solo una sintaxis más corta para if / else. Ciertamente no esperaría pagar una penalización de rendimiento de todos modos.
niico

66
@niico no hay nada que "arreglar" sobre el operador ternario. Su uso en este caso simplemente causa una asignación de registro diferente. En un caso diferente, podría ser más rápido que si / si no, como traté de explicar en mi respuesta.
Eren Ersönmez

66
@ ErenErsönmez: Claro que hay algo que arreglar. El equipo optimizador puede analizar cuidadosamente los dos casos y encontrar una manera de hacer que el operador ternario, en este caso, sea tan rápido como si no. Por supuesto, tal solución puede ser inviable o demasiado costosa.
Brian

63

EDITAR: Todos los cambios ... ver más abajo.

No puedo reproducir sus resultados en el x64 CLR, pero puedo en x86. En x64 puedo ver un pequeño diferencia (menos del 10%) entre el operador condicional y el if / else, pero es mucho más pequeño de lo que estás viendo.

He realizado los siguientes cambios potenciales:

  • Ejecutar en una aplicación de consola
  • Construir con /o+ /debug-y ejecutar fuera del depurador
  • Ejecute ambas piezas de código una vez para JITARlas, luego muchas veces para obtener más precisión
  • Utilizar Stopwatch

Resultados con /platform:x64(sin las líneas "ignorar"):

if/else with 1 iterations: 17ms
conditional with 1 iterations: 19ms
if/else with 1000 iterations: 17875ms
conditional with 1000 iterations: 19089ms

Resultados con /platform:x86(sin las líneas "ignorar"):

if/else with 1 iterations: 18ms
conditional with 1 iterations: 49ms
if/else with 1000 iterations: 17901ms
conditional with 1000 iterations: 47710ms

Detalles de mi sistema:

  • CPU x64 i7-2720QM @ 2.20GHz
  • Windows 8 de 64 bits
  • .NET 4.5

Entonces, a diferencia de antes, creo que está viendo una diferencia real, y todo tiene que ver con el x86 JIT. No me gustaría decir exactamente qué está causando la diferencia: puedo actualizar la publicación más adelante con más detalles si puedo molestarme en entrar en cordbg :)

Curiosamente, sin ordenar primero la matriz, termino con pruebas que toman aproximadamente 4.5 veces más, al menos en x64. Mi conjetura es que esto tiene que ver con la predicción de rama.

Código:

using System;
using System.Diagnostics;

class Test
{
    static void Main()
    {
        Random r = new Random(0);
        int[] array = new int[20000000];
        for(int i = 0; i < array.Length; i++)
        {
            array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
        }
        Array.Sort(array);
        // JIT everything...
        RunIfElse(array, 1);
        RunConditional(array, 1);
        // Now really time it
        RunIfElse(array, 1000);
        RunConditional(array, 1000);
    }

    static void RunIfElse(int[] array, int iterations)
    {        
        long value = 0;
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();

        for (int x = 0; x < iterations; x++)
        {
            foreach (int i in array)
            {
                if (i > 0)
                {
                    value += 2;
                }
                else
                {
                    value += 3;
                }
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("if/else with {0} iterations: {1}ms",
                          iterations,
                          sw.ElapsedMilliseconds);
        // Just to avoid optimizing everything away
        Console.WriteLine("Value (ignore): {0}", value);
    }

    static void RunConditional(int[] array, int iterations)
    {        
        long value = 0;
        Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();

        for (int x = 0; x < iterations; x++)
        {
            foreach (int i in array)
            {
                value += i > 0 ? 2 : 3;
            }
        }
        sw.Stop();
        Console.WriteLine("conditional with {0} iterations: {1}ms",
                          iterations,
                          sw.ElapsedMilliseconds);
        // Just to avoid optimizing everything away
        Console.WriteLine("Value (ignore): {0}", value);
    }
}

31
Entonces, la pregunta que todos se mueren por saber es por qué hay incluso una pequeña diferencia.
Brad M

1
@BradM: Bueno, la IL será diferente, y cualquier diferencia podría hacer todo tipo de cosas para cuando esté compilada en JIT y luego la CPU misma le haya hecho cosas desagradables.
Jon Skeet

44
@JonSkeet FYI. ejecutó su código, exactamente como lo explicó. 19s vs 52s en x86, y 19s vs 21s en x64.
Eren Ersönmez

55
@ user1032613: ahora puedo reproducir sus resultados. Mira mi edición. Disculpas por dudar antes: es sorprendente la diferencia que un cambio en la arquitectura puede hacer ...
Jon Skeet

3
@ BЈовић: De hecho. Comenzó como no poder reproducirlo en absoluto, pero evolucionó con el tiempo. No da la razón, pero pensé que todavía era información útil (por ejemplo, la diferencia x64 vs x86) y por eso la dejé.
Jon Skeet

43

La diferencia realmente no tiene mucho que ver con if / else vs ternary.

Mirando los desensamblados sacudidos (no voy a repetir aquí, por favor vea la respuesta de @ 280Z28), resulta que está comparando manzanas y naranjas . En un caso, crea dos +=operaciones diferentes con valores constantes y cuál elige depende de una condición, y en el otro caso, crea un valor+= donde el valor a agregar depende de una condición.

Si desea comparar realmente si / else vs ternary, esta sería una comparación más justa (ahora ambos serán igualmente "lentos", o incluso podríamos decir que ternary es un poco más rápido):

int diff;
if (i > 0) 
    diff = 2;
else 
    diff = 3;
value += diff;

vs.

value += i > 0 ? 2 : 3;

Ahora el desmontaje para el se if/elseconvierte en como se muestra a continuación. Tenga en cuenta que esto es un poco peor que el caso ternario, ya que también dejó de usar los registros para la variable de bucle ( i).

                if (i > 0)
0000009d  cmp         dword ptr [ebp-20h],0 
000000a1  jle         000000AD 
                {
                    diff = 2;
000000a3  mov         dword ptr [ebp-24h],2 
000000aa  nop 
000000ab  jmp         000000B4 
                }
                else
                {
                    diff = 3;
000000ad  mov         dword ptr [ebp-24h],3 
                }
                value += diff;
000000b4  mov         eax,dword ptr [ebp-18h] 
000000b7  mov         edx,dword ptr [ebp-14h] 
000000ba  mov         ecx,dword ptr [ebp-24h] 
000000bd  mov         ebx,ecx 
000000bf  sar         ebx,1Fh 
000000c2  add         eax,ecx 
000000c4  adc         edx,ebx 
000000c6  mov         dword ptr [ebp-18h],eax 
000000c9  mov         dword ptr [ebp-14h],edx 
000000cc  inc         dword ptr [ebp-28h] 

55
¿Qué tal enfatizar la comparación de manzanas y naranjas ?
Ken Kin

66
Bueno, en realidad no diría que está comparando manzanas y naranjas. Ambas variantes tienen la misma semántica , por lo que el optimizador podría probar ambas variantes de optimización y elegir la que sea más eficiente en cualquier caso.
Vlad

Hice la prueba como sugirió: introduje otra variable diff, pero el ternario sigue siendo mucho más lento, nada de lo que dijo. ¿Hiciste el experimento antes de publicar esta "respuesta"?
user1032613

9

Editar:

Se agregó un ejemplo que se puede hacer con la instrucción if-else pero no con el operador condicional.


Antes de la respuesta, eche un vistazo a [ ¿Cuál es más rápido? ] en el blog del Sr. Lippert. Y creo que la respuesta del Sr. Ersönmez es la más correcta aquí.

Estoy tratando de mencionar algo que debemos tener en cuenta con un lenguaje de programación de alto nivel.

En primer lugar, nunca escuché que el operador condicional se supone que sea más rápido o que tenga el mismo rendimiento con la instrucción if-else en C♯ .

La razón es simple: ¿qué pasa si no hay operación con la instrucción if-else?

if (i > 0)
{
    value += 2;
}
else
{
}

El requisito del operador condicional es que debe haber un valor con cualquier lado, y en C♯ también requiere que ambos lados :tengan el mismo tipo. Esto solo lo hace diferente de la declaración if-else. Por lo tanto, su pregunta se convierte en una pregunta que pregunta cómo se genera la instrucción del código de máquina para que la diferencia de rendimiento.

Con el operador condicional, semánticamente es:

Cualquiera que sea la expresión evaluada, hay un valor.

Pero con la declaración if-else:

Si la expresión se evalúa como verdadera, haga algo; si no, haz otra cosa.

Un valor no está necesariamente involucrado con la declaración if-else. Su suposición solo es posible con la optimización.

Otro ejemplo para demostrar la diferencia entre ellos sería el siguiente:

var array1=new[] { 1, 2, 3 };
var array2=new[] { 5, 6, 7 };

if(i>0)
    array1[1]=4;
else
    array2[2]=4;

el código anterior compila, sin embargo, reemplace la instrucción if-else con el operador condicional simplemente no compilará:

var array1=new[] { 1, 2, 3 };
var array2=new[] { 5, 6, 7 };
(i>0?array1[1]:array2[2])=4; // incorrect usage 

El operador condicional y las declaraciones if-else son conceptuales iguales cuando hace lo mismo, posiblemente incluso más rápido con el operador condicional en C , ya que C está más cerca del ensamblaje de la plataforma.


Para el código original que proporcionó, el operador condicional se usa en un bucle foreach, lo que desordenaría las cosas para ver la diferencia entre ellos. Entonces propongo el siguiente código:

public static class TestClass {
    public static void TestConditionalOperator(int i) {
        long value=0;
        value+=i>0?2:3;
    }

    public static void TestIfElse(int i) {
        long value=0;

        if(i>0) {
            value+=2;
        }
        else {
            value+=3;
        }
    }

    public static void TestMethod() {
        TestConditionalOperator(0);
        TestIfElse(0);
    }
}

y las siguientes son dos versiones de la IL de optimizado y no. Como son largos, estoy usando una imagen para mostrar, el lado derecho es el optimizado:

(Haga clic para ver la imagen a tamaño completo). hSN6s.png

En ambas versiones de código, la IL del operador condicional se ve más corta que la instrucción if-else, y todavía hay una duda sobre el código de máquina finalmente generado. Las siguientes son las instrucciones de ambos métodos, y la primera imagen no está optimizada, la segunda es la optimizada:

  • Instrucciones no optimizadas: (Haga clic para ver la imagen a tamaño completo). ybhgM.png

  • Instrucciones optimizadas: (Haga clic para ver la imagen a tamaño completo). 6kgzJ.png

En este último, el bloque amarillo es el código que solo se ejecuta si i<=0, y el bloque azul es cuando i>0. En cualquier versión de instrucciones, la instrucción if-else es más corta.

Tenga en cuenta que, para diferentes instrucciones, el [ CPI ] no es necesariamente el mismo. Lógicamente, para la misma instrucción, más instrucciones cuestan un ciclo más largo. Pero si el tiempo de obtención de instrucciones y la canalización / caché también se tuvieron en cuenta, el tiempo total real de ejecución depende del procesador. El procesador también puede predecir las ramas.

Los procesadores modernos tienen incluso más núcleos, las cosas pueden ser más complejas con eso. Si usted fuera un usuario del procesador Intel, es posible que desee ver el [ Manual de referencia de optimización de arquitecturas Intel® 64 e IA-32 ].

No sé si hubo un CLR implementado en hardware, pero en caso afirmativo, es probable que sea más rápido con el operador condicional porque la IL es obviamente menor.

Nota: Todo el código de la máquina es de x86.


7

Hice lo que hizo Jon Skeet y ejecuté 1 iteración y 1,000 iteraciones y obtuve un resultado diferente de OP y Jon. En el mío, el ternario es solo un poco más rápido. A continuación se muestra el código exacto:

static void runIfElse(int[] array, int iterations)
    {
        long value = 0;
        Stopwatch ifElse = new Stopwatch();
        ifElse.Start();
        for (int c = 0; c < iterations; c++)
        {
            foreach (int i in array)
            {
                if (i > 0)
                {
                    value += 2;
                }
                else
                {
                    value += 3;
                }
            }
        }
        ifElse.Stop();
        Console.WriteLine(String.Format("Elapsed time for If-Else: {0}", ifElse.Elapsed));
    }

    static void runTernary(int[] array, int iterations)
    {
        long value = 0;
        Stopwatch ternary = new Stopwatch();
        ternary.Start();
        for (int c = 0; c < iterations; c++)
        {
            foreach (int i in array)
            {
                value += i > 0 ? 2 : 3;
            }
        }
        ternary.Stop();


        Console.WriteLine(String.Format("Elapsed time for Ternary: {0}", ternary.Elapsed));
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        Random r = new Random();
        int[] array = new int[20000000];
        for (int i = 0; i < array.Length; i++)
        {
            array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
        }
        Array.Sort(array);

        long value = 0;

        runIfElse(array, 1);
        runTernary(array, 1);
        runIfElse(array, 1000);
        runTernary(array, 1000);
        
        Console.ReadLine();
    }

La salida de mi programa:

Tiempo transcurrido para If-Else: 00: 00: 00.0140543

Tiempo transcurrido para Ternario: 00: 00: 00.0136723

Tiempo transcurrido para If-Else: 00: 00: 14.0167870

Tiempo transcurrido para Ternario: 00: 00: 13.9418520

Otra carrera en milisegundos:

Tiempo transcurrido para If-Else: 20

Tiempo transcurrido para Ternario: 19

Tiempo transcurrido para If-Else: 13854

Tiempo transcurrido para Ternario: 13610

Esto se ejecuta en XP de 64 bits, y lo ejecuté sin depurar.

Editar - Ejecutando en x86:

Hay una gran diferencia con x86. Esto se hizo sin depurar en y en la misma máquina xp de 64 bits que antes, pero construida para CPU x86. Esto se parece más a los OP.

Tiempo transcurrido para If-Else: 18

Tiempo transcurrido para Ternario: 35

Tiempo transcurrido para If-Else: 20512

Tiempo transcurrido para Ternario: 32673


¿Podrías probarlo en x86? Gracias.
user1032613

@ user1032613 Creo que puede haber una gran diferencia si ejecuta sin depuración vs con depuración.
CodeCamper

@ user1032613 Acabo de editar mi publicación con datos de x86. Se parece más al tuyo, donde el ternario es 2 veces más lento.
Shaz

5

El código de ensamblador generado contará la historia:

a = (b > c) ? 1 : 0;

Genera:

mov  edx, DWORD PTR a[rip]
mov  eax, DWORD PTR b[rip]
cmp  edx, eax
setg al

Mientras:

if (a > b) printf("a");
else printf("b");

Genera:

mov edx, DWORD PTR a[rip]
mov eax, DWORD PTR b[rip]
cmp edx, eax
jle .L4
    ;printf a
jmp .L5
.L4:
    ;printf b
.L5:

Por lo tanto, el ternario puede ser más corto y más rápido simplemente debido al uso de menos instrucciones y sin saltos si está buscando verdadero / falso. Si utiliza valores distintos de 1 y 0, obtendrá el mismo código que un if / else, por ejemplo:

a = (b > c) ? 2 : 3;

Genera:

mov edx, DWORD PTR b[rip]
mov eax, DWORD PTR c[rip]
cmp edx, eax
jle .L6
    mov eax, 2
jmp .L7
.L6:
    mov eax, 3
.L7:

Que es lo mismo que if / else.


4

Ejecutar sin depurar ctrl + F5 parece que el depurador ralentiza significativamente tanto ifs como ternary pero parece que ralentiza mucho más al operador ternary.

Cuando ejecuto el siguiente código aquí están mis resultados. Creo que la pequeña diferencia de milisegundos es causada por el compilador que optimiza max = max y lo elimina, pero probablemente no está haciendo esa optimización para el operador ternario. Si alguien pudiera verificar el ensamblaje y confirmar esto, sería increíble.

--Run #1--
Type   | Milliseconds
Ternary 706
If     704
%: .9972
--Run #2--
Type   | Milliseconds
Ternary 707
If     704
%: .9958
--Run #3--
Type   | Milliseconds
Ternary 706
If     704
%: .9972

Código

  for (int t = 1; t != 10; t++)
        {
            var s = new System.Diagnostics.Stopwatch();
            var r = new Random(123456789);   //r
            int[] randomSet = new int[1000]; //a
            for (int i = 0; i < 1000; i++)   //n
                randomSet[i] = r.Next();     //dom
            long _ternary = 0; //store
            long _if = 0;      //time
            int max = 0; //result
            s.Start();
            for (int q = 0; q < 1000000; q++)
            {
                for (int i = 0; i < 1000; i++)
                    max = max > randomSet[i] ? max : randomSet[i];
            }
            s.Stop();
            _ternary = s.ElapsedMilliseconds;
            max = 0;
            s = new System.Diagnostics.Stopwatch();
            s.Start();
            for (int q = 0; q < 1000000; q++)
            {
                for (int i = 0; i < 1000; i++)
                    if (max > randomSet[i])
                        max = max; // I think the compiler may remove this but not for the ternary causing the speed difference.
                    else
                        max = randomSet[i];
            }

            s.Stop();
            _if = s.ElapsedMilliseconds;
            Console.WriteLine("--Run #" + t+"--");
            Console.WriteLine("Type   | Milliseconds\nTernary {0}\nIf     {1}\n%: {2}", _ternary, _if,((decimal)_if/(decimal)_ternary).ToString("#.####"));
        }

4

Mirando el IL generado, hay 16 operaciones menos en eso que en la declaración if / else (copiar y pegar el código de @ JonSkeet). Sin embargo, eso no significa que deba ser un proceso más rápido.

Para resumir las diferencias en IL, el método if / else se traduce en casi lo mismo que las lecturas del código C # (realizando la adición dentro de la rama), mientras que el código condicional carga 2 o 3 en la pila (dependiendo del valor) y luego lo agrega al valor fuera del condicional.

La otra diferencia es la instrucción de ramificación utilizada. El método if / else utiliza una brtrue (rama si es verdadera) para saltar sobre la primera condición, y una rama incondicional para saltar desde la primera salida de la instrucción if. El código condicional usa un bgt (rama si es mayor que) en lugar de un brtrue, que posiblemente podría ser una comparación más lenta.

Además (después de leer acerca de la predicción de sucursal), puede haber una penalización de rendimiento para la sucursal más pequeña. La rama condicional solo tiene 1 instrucción dentro de la rama pero el if / else tiene 7. Esto también explicaría por qué hay una diferencia entre usar long e int, porque cambiar a int reduce el número de instrucciones en las ramas if / else en 1 (haciendo menos la lectura anticipada)


1

En el siguiente código, if / else parece ser aproximadamente 1,4 veces más rápido que el operador ternario. Sin embargo, descubrí que la introducción de una variable temporal disminuye el tiempo de ejecución del operador ternario aproximadamente 1,4 veces:

If / Else: 98 ms

Ternario: 141 ms

Ternario con temp var: 100 ms

using System;
using System.Diagnostics;

namespace ConsoleApplicationTestIfElseVsTernaryOperator
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Random r = new Random(0);
            int[] array = new int[20000000];
            for (int i = 0; i < array.Length; i++)
            {
                array[i] = r.Next(int.MinValue, int.MaxValue);
            }
            Array.Sort(array);
            long value;
            Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();

            value = 0;
            stopwatch.Restart();
            foreach (int i in array)
            {
                if (i > 0)
                {
                    value += 2;
                }
                else
                {
                    value += 3;
                }
                // 98 ms
            }
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine("If/Else: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds.ToString() + " ms");

            value = 0;
            stopwatch.Restart();
            foreach (int i in array)
            {
                value += (i > 0) ? 2 : 3; 
                // 141 ms
            }

            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine("Ternary: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds.ToString() + " ms");

            value = 0;
            int tempVar = 0;
            stopwatch.Restart();
            foreach (int i in array)
            {
                tempVar = (i > 0) ? 2 : 3;
                value += tempVar; 
                // 100ms
            }
            stopwatch.Stop();
            Console.WriteLine("Ternary with temp var: " + stopwatch.ElapsedMilliseconds.ToString() + " ms");

            Console.ReadKey(true);
        }
    }
}

0

Demasiadas respuestas geniales, pero encontré algo interesante, cambios muy simples causan impacto. Después de realizar el cambio a continuación, ejecutar if-else y el operador ternario llevará el mismo tiempo.

en lugar de escribir debajo de la línea

value +=  i > 0 ? 2 : 3;

Yo usé esto

int a =  i > 0 ? 2 : 3;
value += a;

Una de las respuestas a continuación también menciona que lo que es una mala forma de escribir operador ternario.

Espero que esto te ayude a escribir el operador ternario, en lugar de pensar cuál es mejor.

Operador ternario anidado : Encontré un operador ternario anidado y un bloque múltiple si no, también tardará el mismo tiempo en ejecutarse.

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