🤸🏼 👱 👇 比较C＃运算符？：vs if-else与switch 🏟️ 🚎 🐢

今天，另一家动物工厂飞入了审查：

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

再次让我感到沮丧的是，C＃迫使您将Cat对象转换为Animal。但是让种姓更好，因为通过if-else语句，代码甚至更长：

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

        return new Dog();
    }
}

让我们离开评论一分钟，然后尝试找出答案：

在这些示例中，IL代码会有所不同吗？
这些示例之一是否会对性能有所帮助？

第一个问题的答案是肯定的，IL代码不同，我将在下面显示。

让我们继续讨论性能问题。下载用于BenchmarkDotNet基准测试的nuget软件包并编写测试：

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

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

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

基准结果：

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

令人惊讶的是，“为狗”三元的工作速度更快，而“为猫”三元的工作速度则更快。
我们使用三元运算符查看该方法的IL代码：

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
}

创建Dog对象时，将顺序执行IL_0000-IL_0008命令，而在创建Cat对象时，将发生条件跳转（IL_0001：brtrue.s IL_0009）。

您可能会猜到，对于if-else语句，生成的IL代码不需要条件跳转即可创建Cat对象。通过条件分支创建Dog对象时：

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
}

将带有switch语句的Parrot创建和新方法添加到工厂：

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();
        }
    }
}

哪种方法会更快？

基准结果

|                          | 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 |

IL代码

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
}

结论1：对于三元和if-else语句，运行时直接取决于在执行线程中传递的条件跳转的数量。

结论2： C＃switch语句在IL代码中转换为switch语句，并且平均而言，其工作时间比常规分支语句长一点。

结论3：以上所有内容仅与.NET Framework v.4.8相关。在.NetCore上运行相同的测试后，我们得到了完全不同的结果，但尚需以某种方式解释。

基准.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 |

处理器：Intel®Core（TM）i7-7700K

来源

比较C＃运算符？：vs if-else与switch

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