🤞🏿 🏇🏼 🤹🏻 Compare operadores c # ?: vs if-else vs switch 👈🏽 👋🏾 👂🏿

Hoje, outra fábrica de animais entrou na revisão:

public static class AnimalsFactory
{
    public static Animal CreateAnimalByTernaryOperator(bool isCat)
    {
        return isCat ? (Animal)new Cat() : new Dog();
    }
}

Mais uma vez, fiquei chateado porque o C # obriga a lançar o objeto Cat para Animal. Mas deixe a casta ser melhor, porque através da instrução if-else o código é ainda mais longo:

public static class AnimalsFactory
{
    public static Animal CreateAnimalByIfElseOperator(bool isCat)
    {
        if (isCat)
            return new Cat();

        return new Dog();
    }
}

Vamos discordar por um minuto da revisão e tentar descobrir:

O código IL será diferente nesses exemplos?
um dos exemplos se beneficiará com o desempenho?

A resposta para a primeira pergunta é sim, o código IL é diferente, mostrarei abaixo o que.

Vamos para a questão do desempenho. Faça o download do pacote nuget para os benchmarks BenchmarkDotNet e escreva um teste:

public class AnimalFactoryPerformanceTests
{
    [ParamsAllValues]
    public bool IsCat { get; set; }

    [Benchmark]
    public void CreateAnimalByTernaryOperator() =>
        AnimalsFactory.CreateAnimalByTernaryOperator(IsCat);

    [Benchmark]
    public void CreateAnimalByIfElseOperator() =>
        AnimalsFactory.CreateAnimalByIfElseOperator(IsCat);
}

Resultados de referência:

|                          | IsCat |     |
|------------------------------ |------ |---------:|
| CreateAnimalByTernaryOperator | False | 1.357 ns |
| CreateAnimalByTernaryOperator |  True | 1.655 ns |
|------------------------------ |------ |---------:|
|  CreateAnimalByIfElseOperator | False | 1.636 ns |
|  CreateAnimalByIfElseOperator |  True | 1.360 ns |

É surpreendente que “para um cachorro” tenha um funcionamento mais rápido, e “para um gato” - uma declaração caso-outro.
Examinamos o código IL do método com o operador ternário:

CreateAnimalByTernaryOperator(bool isCat)
{
    IL_0000: ldarg.0      // isCat
    IL_0001: brtrue.s     IL_0009
    IL_0003: newobj       instance void AnimalPerformance.Dog::.ctor()
    IL_0008: ret
    IL_0009: newobj       instance void AnimalPerformance.Cat::.ctor()
    IL_000e: ret
}

Ao criar o objeto Dog , os comandos IL_0000 - IL_0008 são executados seqüencialmente , enquanto que ao criar o objeto Cat , ocorre um salto condicional ( IL_0001: brtrue.s IL_0009 ).

Como você pode imaginar, para a instrução if-else, o código IL é gerado que não requer saltos condicionais para criar um objeto Cat . Enquanto o objeto Dog é criado por meio de uma ramificação condicional:

CreateAnimalByIfElseOperator(bool isCat)
{
    IL_0000: ldarg.0      // isCat
    IL_0001: brfalse.s    IL_0009
    IL_0003: newobj       instance void AnimalPerformance.Cat::.ctor()
    IL_0008: ret
    IL_0009: newobj       instance void AnimalPerformance.Dog::.ctor()
    IL_000e: ret
}

Adicione a criação do Parrot e um novo método com a instrução switch à fábrica :

public static class AnimalFactory
{
    public static Animal CreateAnimalByTernaryOperator(AnimalType animalType)
    {
        return animalType == AnimalType.Cat
            ? new Cat()
            : animalType == AnimalType.Dog
                ? (Animal)new Dog()
                : new Parrot();
    }

    public static Animal CreateAnimalByIfElseOperator(AnimalType animalType)
    {
        if (animalType == AnimalType.Cat)
            return new Cat();

        if (animalType == AnimalType.Dog)
            return new Dog();

        return new Parrot();
    }

    public static Animal CreateAnimalBySwitchOperator(AnimalType animalType)
    {
        switch (animalType)
        {
            case AnimalType.Cat:
                return new Cat();
            case AnimalType.Dog:
                return new Dog();
            case AnimalType.Parrot:
                return new Parrot();
            default:
                throw new InvalidOperationException();
        }
    }
}

Qual método será mais rápido?

Resultados de referência

|                          | AnimalType |     |
|------------------------------ |----------- |---------:|
| CreateAnimalByTernaryOperator |        Cat | 2.490 ns |
| CreateAnimalByTernaryOperator |        Dog | 2.515 ns |
| CreateAnimalByTernaryOperator |     Parrot | 2.333 ns |
|------------------------------ |----------- |---------:|
|  CreateAnimalByIfElseOperator |        Cat | 2.368 ns |
|  CreateAnimalByIfElseOperator |        Dog | 2.545 ns |
|  CreateAnimalByIfElseOperator |     Parrot | 2.735 ns |
|------------------------------ |----------- |---------:|
|  CreateAnimalBySwitchOperator |        Cat | 2.747 ns |
|  CreateAnimalBySwitchOperator |        Dog | 2.730 ns |
|  CreateAnimalBySwitchOperator |     Parrot | 2.722 ns |

Código IL

CreateAnimalByTernaryOperator(AnimalsFactory.AnimalType animalType)
{
    IL_0000: ldarg.0      // animalType
    IL_0001: brfalse.s    IL_0013
    IL_0003: ldarg.0      // animalType
    IL_0004: ldc.i4.1
    IL_0005: beq.s        IL_000d
    IL_0007: newobj       instance void AnimalsFactory.Parrot::.ctor()
    IL_000c: ret
    IL_000d: newobj       instance void AnimalsFactory.Dog::.ctor()
    IL_0012: ret
    IL_0013: newobj       instance void AnimalsFactory.Cat::.ctor()
    IL_0018: ret
}

CreateAnimalByIfElseOperator(AnimalsFactory.AnimalType animalType)
{
    IL_0000: ldarg.0      // animalType
    IL_0001: brtrue.s     IL_0009
    IL_0003: newobj       instance void AnimalsFactory.Cat::.ctor()
    IL_0008: ret
    IL_0009: ldarg.0      // animalType
    IL_000a: ldc.i4.1
    IL_000b: bne.un.s     IL_0013
    IL_000d: newobj       instance void AnimalsFactory.Dog::.ctor()
    IL_0012: ret
    IL_0013: newobj       instance void AnimalsFactory.Parrot::.ctor()
    IL_0018: ret

}

CreateOtherAnimalBySwitchOperator(AnimalsFactory.AnimalType animalType)
{
    IL_0000: ldarg.0      // animalType
    IL_0001: switch       (IL_0014, IL_001a, IL_0020)
    IL_0012: br.s         IL_0026
    IL_0014: newobj       instance void AnimalsFactory.Cat::.ctor()
    IL_0019: ret
    IL_001a: newobj       instance void AnimalsFactory.Dog::.ctor()
    IL_001f: ret
    IL_0020: newobj       instance void AnimalsFactory.Parrot::.ctor()
    IL_0025: ret
    IL_0026: newobj       instance void System.InvalidOperationException::.ctor()
    IL_002b: throw
}

Conclusão 1: Para instruções ternárias e if-else, o tempo de execução depende diretamente do número de saltos condicionais que passaram no encadeamento de execução.

Conclusão 2: A instrução switch C # é convertida no código IL em uma instrução switch e, em média, funciona um pouco mais do que as instruções de ramificação regulares.

Conclusão 3: Tudo o que foi mencionado acima é relevante apenas para o .NET Framework v.4.8. Depois de executar os mesmos testes no .NetCore, obtivemos resultados completamente diferentes que ainda precisam ser interpretados.

Benchmarks .NetCore 3.0

|                          | AnimalType |     |
|------------------------------ |----------- |---------:|
| CreateAnimalByTernaryOperator |        Cat | 3.046 ns |
| CreateAnimalByTernaryOperator |        Dog | 2.984 ns |
| CreateAnimalByTernaryOperator |     Parrot | 3.019 ns |
|------------------------------ |----------- |---------:|
|  CreateAnimalByIfElseOperator |        Cat | 2.980 ns |
|  CreateAnimalByIfElseOperator |        Dog | 2.977 ns |
|  CreateAnimalByIfElseOperator |     Parrot | 3.103 ns |
|------------------------------ |----------- |---------:|
|  CreateAnimalBySwitchOperator |        Cat | 3.519 ns |
|  CreateAnimalBySwitchOperator |        Dog | 3.533 ns |
|  CreateAnimalBySwitchOperator |     Parrot | 3.312 ns |

Processador: Fontes Intel® Core (TM) i7-7700K

Compare operadores c # ?: vs if-else vs switch

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