我怎样才能做得快呢?
当然我可以这样做:
static bool ByteArrayCompare(byte[] a1, byte[] a2)
{
if (a1.Length != a2.Length)
return false;
for (int i=0; i<a1.Length; i++)
if (a1[i]!=a2[i])
return false;
return true;
}
但我正在寻找一个BCL函数或一些高度优化的已证明的方法来做到这一点。
java.util.Arrays.equals((sbyte[])(Array)a1, (sbyte[])(Array)a2);
工作得很好，但这似乎不适用于x64。
注意我的快速回答。
当前回答
如果您正在寻找一个非常快速的字节数组相等比较器，我建议您看看STSdb Labs的这篇文章:字节数组相等比较器。它提供了byte[]数组相等比较的一些最快的实现，并进行了性能测试和总结。
你也可以关注这些实现:
bigendianbytearraycompararer -快速字节[]数组从左到右的比较器(BigEndian) bigendianbytearrayequalitycompararer - -快速字节[]从左到右的相等比较器(BigEndian) 从右到左的快速字节数组比较器(LittleEndian) littleendianbytearrayequalitycompararer -快速字节[]从右向左的相等比较器(LittleEndian)
其他回答
使用SequenceEquals进行比较。
这与其他方法类似，但这里的不同之处在于，不存在我可以一次检查的下一个最高字节数，例如，如果我有63个字节(在我的SIMD示例中)，我可以检查前32个字节的相等性，然后是后32个字节，这比检查32个字节、16个字节、8个字节等等要快。您输入的第一个检查是比较所有字节所需要的唯一检查。
这确实在我的测试中名列前茅，但仅以微弱之差。
下面的代码正是我在airbreather/ArrayComparePerf.cs中测试它的方式。
public unsafe bool SIMDNoFallThrough() #requires System.Runtime.Intrinsics.X86
{
if (a1 == null || a2 == null)
return false;
int length0 = a1.Length;
if (length0 != a2.Length) return false;
fixed (byte* b00 = a1, b01 = a2)
{
byte* b0 = b00, b1 = b01, last0 = b0 + length0, last1 = b1 + length0, last32 = last0 - 31;
if (length0 > 31)
{
while (b0 < last32)
{
if (Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(b0), Avx.LoadVector256(b1))) != -1)
return false;
b0 += 32;
b1 += 32;
}
return Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(last0 - 32), Avx.LoadVector256(last1 - 32))) == -1;
}
if (length0 > 15)
{
if (Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(b0), Sse2.LoadVector128(b1))) != 65535)
return false;
return Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(last0 - 16), Sse2.LoadVector128(last1 - 16))) == 65535;
}
if (length0 > 7)
{
if (*(ulong*)b0 != *(ulong*)b1)
return false;
return *(ulong*)(last0 - 8) == *(ulong*)(last1 - 8);
}
if (length0 > 3)
{
if (*(uint*)b0 != *(uint*)b1)
return false;
return *(uint*)(last0 - 4) == *(uint*)(last1 - 4);
}
if (length0 > 1)
{
if (*(ushort*)b0 != *(ushort*)b1)
return false;
return *(ushort*)(last0 - 2) == *(ushort*)(last1 - 2);
}
return *b0 == *b1;
}
}
如果没有首选的SIMD，与现有的longpointer算法相同的方法:
public unsafe bool LongPointersNoFallThrough()
{
if (a1 == null || a2 == null || a1.Length != a2.Length)
return false;
fixed (byte* p1 = a1, p2 = a2)
{
byte* x1 = p1, x2 = p2;
int l = a1.Length;
if ((l & 8) != 0)
{
for (int i = 0; i < l / 8; i++, x1 += 8, x2 += 8)
if (*(long*)x1 != *(long*)x2) return false;
return *(long*)(x1 + (l - 8)) == *(long*)(x2 + (l - 8));
}
if ((l & 4) != 0)
{
if (*(int*)x1 != *(int*)x2) return false; x1 += 4; x2 += 4;
return *(int*)(x1 + (l - 4)) == *(int*)(x2 + (l - 4));
}
if ((l & 2) != 0)
{
if (*(short*)x1 != *(short*)x2) return false; x1 += 2; x2 += 2;
return *(short*)(x1 + (l - 2)) == *(short*)(x2 + (l - 2));
}
return *x1 == *x2;
}
}
Span<T>提供了一个极具竞争力的替代方案，而不必在您自己的应用程序的代码库中添加令人困惑和/或不可移植的错误:
// byte[] is implicitly convertible to ReadOnlySpan<byte>
static bool ByteArrayCompare(ReadOnlySpan<byte> a1, ReadOnlySpan<byte> a2)
{
return a1.SequenceEqual(a2);
}
. net 6.0.4的实现可以在这里找到。
我已经修改了@EliArbel的要点，将这个方法添加为SpansEqual，在其他人的基准测试中删除大多数不太有趣的性能，使用不同的数组大小运行它，输出图形，并将SpansEqual标记为基线，以便它报告不同的方法与SpansEqual相比如何。
以下数字来自结果，经过轻微编辑以删除“错误”一栏。
| Method | ByteCount | Mean | StdDev | Ratio | RatioSD |
|-------------- |----------- |-------------------:|----------------:|------:|--------:|
| SpansEqual | 15 | 2.074 ns | 0.0233 ns | 1.00 | 0.00 |
| LongPointers | 15 | 2.854 ns | 0.0632 ns | 1.38 | 0.03 |
| Unrolled | 15 | 12.449 ns | 0.2487 ns | 6.00 | 0.13 |
| PInvokeMemcmp | 15 | 7.525 ns | 0.1057 ns | 3.63 | 0.06 |
| | | | | | |
| SpansEqual | 1026 | 15.629 ns | 0.1712 ns | 1.00 | 0.00 |
| LongPointers | 1026 | 46.487 ns | 0.2938 ns | 2.98 | 0.04 |
| Unrolled | 1026 | 23.786 ns | 0.1044 ns | 1.52 | 0.02 |
| PInvokeMemcmp | 1026 | 28.299 ns | 0.2781 ns | 1.81 | 0.03 |
| | | | | | |
| SpansEqual | 1048585 | 17,920.329 ns | 153.0750 ns | 1.00 | 0.00 |
| LongPointers | 1048585 | 42,077.448 ns | 309.9067 ns | 2.35 | 0.02 |
| Unrolled | 1048585 | 29,084.901 ns | 428.8496 ns | 1.62 | 0.03 |
| PInvokeMemcmp | 1048585 | 30,847.572 ns | 213.3162 ns | 1.72 | 0.02 |
| | | | | | |
| SpansEqual | 2147483591 | 124,752,376.667 ns | 552,281.0202 ns | 1.00 | 0.00 |
| LongPointers | 2147483591 | 139,477,269.231 ns | 331,458.5429 ns | 1.12 | 0.00 |
| Unrolled | 2147483591 | 137,617,423.077 ns | 238,349.5093 ns | 1.10 | 0.00 |
| PInvokeMemcmp | 2147483591 | 138,373,253.846 ns | 288,447.8278 ns | 1.11 | 0.01 |
我很惊讶地看到SpansEqual没有在max-array-size方法中名列前茅，但差异是如此之小，我认为这不会有什么影响。在更新到。net 6.0.4和我的新硬件上运行后，SpansEqual现在在所有数组大小上都轻松优于其他所有数组。
我的系统信息:
BenchmarkDotNet=v0.13.1, OS=Windows 10.0.22000
AMD Ryzen 9 5900X, 1 CPU, 24 logical and 12 physical cores
.NET SDK=6.0.202
[Host] : .NET 6.0.4 (6.0.422.16404), X64 RyuJIT
DefaultJob : .NET 6.0.4 (6.0.422.16404), X64 RyuJIT
我会使用不安全的代码并运行for循环比较Int32指针。
也许您还应该考虑检查数组是否为非空。
我开发了一个方法，稍微击败memcmp() (plinth的答案)和非常轻微击败EqualBytesLongUnrolled() (Arek Bulski的答案)在我的PC上。基本上，它以4而不是8展开循环。
2019年3月30日更新：
从。net核心3.0开始，我们有了SIMD支持!
这个解决方案在我的PC上是最快的:
#if NETCOREAPP3_0
using System.Runtime.Intrinsics.X86;
#endif
…
public static unsafe bool Compare(byte[] arr0, byte[] arr1)
{
if (arr0 == arr1)
{
return true;
}
if (arr0 == null || arr1 == null)
{
return false;
}
if (arr0.Length != arr1.Length)
{
return false;
}
if (arr0.Length == 0)
{
return true;
}
fixed (byte* b0 = arr0, b1 = arr1)
{
#if NETCOREAPP3_0
if (Avx2.IsSupported)
{
return Compare256(b0, b1, arr0.Length);
}
else if (Sse2.IsSupported)
{
return Compare128(b0, b1, arr0.Length);
}
else
#endif
{
return Compare64(b0, b1, arr0.Length);
}
}
}
#if NETCOREAPP3_0
public static unsafe bool Compare256(byte* b0, byte* b1, int length)
{
byte* lastAddr = b0 + length;
byte* lastAddrMinus128 = lastAddr - 128;
const int mask = -1;
while (b0 < lastAddrMinus128) // unroll the loop so that we are comparing 128 bytes at a time.
{
if (Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(b0), Avx.LoadVector256(b1))) != mask)
{
return false;
}
if (Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(b0 + 32), Avx.LoadVector256(b1 + 32))) != mask)
{
return false;
}
if (Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(b0 + 64), Avx.LoadVector256(b1 + 64))) != mask)
{
return false;
}
if (Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(b0 + 96), Avx.LoadVector256(b1 + 96))) != mask)
{
return false;
}
b0 += 128;
b1 += 128;
}
while (b0 < lastAddr)
{
if (*b0 != *b1) return false;
b0++;
b1++;
}
return true;
}
public static unsafe bool Compare128(byte* b0, byte* b1, int length)
{
byte* lastAddr = b0 + length;
byte* lastAddrMinus64 = lastAddr - 64;
const int mask = 0xFFFF;
while (b0 < lastAddrMinus64) // unroll the loop so that we are comparing 64 bytes at a time.
{
if (Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(b0), Sse2.LoadVector128(b1))) != mask)
{
return false;
}
if (Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(b0 + 16), Sse2.LoadVector128(b1 + 16))) != mask)
{
return false;
}
if (Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(b0 + 32), Sse2.LoadVector128(b1 + 32))) != mask)
{
return false;
}
if (Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(b0 + 48), Sse2.LoadVector128(b1 + 48))) != mask)
{
return false;
}
b0 += 64;
b1 += 64;
}
while (b0 < lastAddr)
{
if (*b0 != *b1) return false;
b0++;
b1++;
}
return true;
}
#endif
public static unsafe bool Compare64(byte* b0, byte* b1, int length)
{
byte* lastAddr = b0 + length;
byte* lastAddrMinus32 = lastAddr - 32;
while (b0 < lastAddrMinus32) // unroll the loop so that we are comparing 32 bytes at a time.
{
if (*(ulong*)b0 != *(ulong*)b1) return false;
if (*(ulong*)(b0 + 8) != *(ulong*)(b1 + 8)) return false;
if (*(ulong*)(b0 + 16) != *(ulong*)(b1 + 16)) return false;
if (*(ulong*)(b0 + 24) != *(ulong*)(b1 + 24)) return false;
b0 += 32;
b1 += 32;
}
while (b0 < lastAddr)
{
if (*b0 != *b1) return false;
b0++;
b1++;
}
return true;
}
