天天看點

由淺入深CIL系列:5.抛磚引玉:判斷string是否為空的四種方法的CIL代碼看看效率如何?

本節将接觸幾個新的CIL操作碼如下

              ldc.i4.0    将整數值 0 作為 int32 推送到計算堆棧上

              Ceq         比較兩個值。如果這兩個值相等,則将整數值 1 (int32) 推送到計算堆棧上;否則,将 0 (int32) 推送到計算堆棧上。

              Brtrue.s   如果 value 為 true、非空或非零,則将控制轉移到目标指令(短格式)。

              Brfalse.S  如果 value 為 false、空引用或零,則将控制轉移到目标指令。

              Callvirt     對對象調用後期綁定方法,并且将傳回值推送到計算堆棧上。

              Ldsfld      将靜态字段的值推送到計算堆棧上。

源代碼

        一、在.NET有幾種判斷string是否為空的方法,也有兩種判斷值是否相等的方法。下面我們來看看:

class Program 

static void Main(string[] args) 

//判斷字元串是否為空 

string str1 = "MyWord"; 

if (str1 == "") 

if (str1 == string.Empty) 

            if (str1 != null && str1.Length== 0) 

                ; 

            if (string.IsNullOrEmpty(str1)) 

   } 

        二、下面我們看看上面的Cs代碼生成的CIL代碼如下:

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed 

.entrypoint 

// 代碼大小 85 (0x55) 

.maxstack 2 

//聲明3個參數,分别是str1和bool值 

.locals init ([0] string str1, 

[1] bool CS$4$0000) 

IL_0000: nop 

//推送對中繼資料中存儲的"MyWord"字元串的新對象引用 

IL_0001: ldstr "MyWord" 

//将"MyWord"壓棧到參數0 

IL_0006: stloc.0 

 //--------string空判斷第一種方法  if (str1 == "")  -------- 

//将"MyWord"從參數0處加載到計算堆棧上  

  IL_0007:  ldloc.0 

//推送對中繼資料中存儲的""字元串的新對象引用 

  IL_0008:  ldstr      "" 

//通過System.String::op_Equality函數判斷是否相等 

  IL_000d:  call       bool [mscorlib]System.String::op_Equality(string, 

                                                                 string) 

//将整數值 0 作為 int32 推送到計算堆棧上 

  IL_0012:  ldc.i4.0 

//ceq比較兩個值。如果這兩個值相等,則将整數值 1 (int32)推送到計算堆棧上; 

//否則,将 0 (int32) 推送到計算堆棧上。  

  IL_0013:  ceq 

//将true或者false的bool值彈出棧存到參數1去 

  IL_0015:  stloc.1 

//從參數1中加載資料到計算堆棧上去   

  IL_0016:  ldloc.1 

//如果 value 為 true、非空或非零,則将控制轉移到目标指令(短格式)。 

//也就是if判斷中如果結果為true的話,則運作内部代碼  

  IL_0017:  brtrue.s   IL_0019 

 //--------string空判斷第二種方法  if (str1 == string.Empty)  -------- 

  IL_0019:  ldloc.0 

//Ldsfld 将靜态字段的值推送到計算堆棧上。 

  IL_001a:  ldsfld     string [mscorlib]System.String::Empty 

  IL_001f:  call       bool [mscorlib]System.String::op_Equality(string, 

  IL_0024:  ldc.i4.0 

  IL_0025:  ceq 

  IL_0027:  stloc.1 

  IL_0028:  ldloc.1 

  IL_0029:  brtrue.s   IL_002b 

 //--------string空判斷第三種方法  if (str1!=null&&str1.Length == 0)  --------   

  IL_002b:  ldloc.0 

//對象調用後期綁定方法,并且将傳回值推送到計算堆棧上。<==> str1!=null 

  IL_002c:  brfalse.s  IL_003c 

  IL_002e:  ldloc.0 

//調用系統函數擷取長度 

  IL_002f:  callvirt   instance int32 [mscorlib]System.String::get_Length() 

  IL_0034:  ldc.i4.0 

  IL_0035:  ceq 

  IL_0037:  ldc.i4.0 

  IL_0038:  ceq 

  IL_003a:  br.s       IL_003d 

  IL_003c:  ldc.i4.1 

  IL_003d:  stloc.1 

  IL_003e:  ldloc.1 

  IL_003f:  brtrue.s   IL_0041 

//--------string空判斷第四種方法  if (string.IsNullOrEmpty(str1))  --------   

  IL_0041:  ldloc.0 

//直接調用系統System.String::IsNullOrEmpty(string)函數比對 

  IL_0042:  call       bool [mscorlib]System.String::IsNullOrEmpty(string) 

  IL_0047:  ldc.i4.0 

  IL_0048:  ceq 

  IL_004a:  stloc.1 

  IL_004b:  ldloc.1 

  IL_004c:  brtrue.s   IL_004e 

} // end of method Program::Main 

 4種方法的CIL分析

              A.if (str1 == ""),在這裡我們需要新構造一個""空字元,然後再調用System.String::op_Equality(string,string)函數對str1和空字元進行對比。

//--------string空判斷第一種方法 if (str1 == "") -------- 

//将"MyWord"從參數0處加載到計算堆棧上 

IL_0007: ldloc.0 

IL_0008: ldstr "" 

IL_000d: call bool [mscorlib]System.String::op_Equality(string, 

string) 

IL_0012: ldc.i4.0 

//否則,将 0 (int32) 推送到計算堆棧上。 

IL_0013: ceq 

IL_0015: stloc.1 

//從參數1中加載資料到計算堆棧上去 

IL_0016: ldloc.1 

//也就是if判斷中如果結果為true的話,則運作内部代碼 

IL_0017: brtrue.s IL_0019 

              B.if (str1 == string.Empty),在這裡我們通過string [mscorlib]System.String::Empty加載一個CIL代碼為.field public static initonly string Empty的靜态字段,然後讓str1和這個靜态字段做比較System.String::op_Equality(string,string),以确定是否為空。

//--------string空判斷第二種方法 if (str1 == string.Empty) -------- 

IL_0019: ldloc.0 

IL_001a: ldsfld string [mscorlib]System.String::Empty 

IL_001f: call bool [mscorlib]System.String::op_Equality(string, 

IL_0024: ldc.i4.0 

IL_0025: ceq 

IL_0027: stloc.1 

IL_0028: ldloc.1 

IL_0029: brtrue.s IL_002b 

               C.if (str1.Length == 0),在這裡我們調用[mscorlib]System.String::get_Length()函數擷取到字元串長度,然後這個長度和0相對比

//--------string空判斷第三種方法 if (str1!=null&&str1.Length == 0) -------- 

IL_002b: ldloc.0 

IL_002c: brfalse.s IL_003c 

IL_002e: ldloc.0 

IL_002f: callvirt instance int32 [mscorlib]System.String::get_Length() 

IL_0034: ldc.i4.0 

IL_0035: ceq 

IL_0037: ldc.i4.0 

IL_0038: ceq 

IL_003a: br.s IL_003d 

IL_003c: ldc.i4.1 

IL_003d: stloc.1 

IL_003e: ldloc.1 

IL_003f: brtrue.s IL_0041 

               D.if (string.IsNullOrEmpty(str1)),這種方式直接調用系統的System.String::IsNullOrEmpty(string)函數直接比對出結果。

//--------string空判斷第四種方法 if (string.IsNullOrEmpty(str1)) -------- 

IL_0041: ldloc.0 

IL_0042: call bool [mscorlib]System.String::IsNullOrEmpty(string) 

IL_0047: ldc.i4.0 

IL_0048: ceq 

IL_004a: stloc.1 

IL_004b: ldloc.1 

IL_004c: brtrue.s IL_004e 

性能分析

        下面我們通過using System.Diagnostics;命名空間下的Stopwatch對象來計算這4種調用方式所消耗的大概時間。

請看cs代碼如下:

//第一種方法耗時計算 

Stopwatch sw1 = new Stopwatch(); 

sw1.Start(); 

sw1.Stop(); 

//第二種方法耗時計算 

Stopwatch sw2 = new Stopwatch(); 

sw2.Start(); 

sw2.Stop(); 

//第三種方法耗時計算 

Stopwatch sw3 = new Stopwatch(); 

sw3.Start(); 

if (str1!=null&&str1.Length == 0) 

sw3.Stop(); 

//第四種方法耗時計算 

Stopwatch sw4 = new Stopwatch(); 

sw4.Start(); 

if (string.IsNullOrEmpty(str1)) 

sw4.Stop(); 

Console.WriteLine(@"if (str1 == "")的判斷時間是:" + sw1.Elapsed); 

Console.WriteLine(@"if (str1 == string.Empty)的判斷時間是:" + sw2.Elapsed); 

Console.WriteLine(@"if (str1!=null&&str1.Length == 0)的判斷時間是:" + sw3.Elapsed); 

Console.WriteLine(@"if (string.IsNullOrEmpty(str1)) 的判斷時間是:" + sw4.Elapsed); 

Console.ReadLine(); 

        然後我們需要看看結果如何,為了提高精确度,我們運作多次結果,然後就知道哪種方式的效率最高。

下面我們來看在我的電腦上的運作時間情況如下面的圖所示:

       然後我将這段代碼發我一個朋友那裡得到的運作情況如下圖所示:

        鑒于時間跨度太小,以及各種運作環境的不同,還有其他一些原因,對于結果和答案都有有所影響,是以上面的運作結果僅做參考。大家也可以将這段測試代碼在自己的電腦上運作一下,看看究竟結果如何?

思考:這4種方法的效率究竟誰高誰低?應該如何排序?為什麼形成這樣的差異?

擴充閱讀:

       I.1第一種方法和第二種方法都會使用到一個System.String::op_Equality(string,string)方法,這個方法的CIL代碼我們使用ILDASM檢視mscorlib.dll檔案即可:

System.String::op_Equality(string,string)

.method public hidebysig specialname static 

bool op_Equality(string a, 

string b) cil managed 

// 代碼大小 8 (0x8) 

.maxstack 8 

IL_0000: ldarg.0 

IL_0001: ldarg.1 

IL_0002: call bool System.String::Equals(string, 

IL_0007: ret 

} // end of method String::op_Equality 

        I.2上面這段IL代碼内部調用了bool System.String::Equals(string,string)方法,這個方法的CIL代碼如下:

bool System.String::Equals(string,string)

.method public hidebysig static bool Equals(string a, 

// 代碼大小 22 (0x16) 

IL_0002: bne.un.s IL_0006 

IL_0004: ldc.i4.1 

IL_0005: ret 

IL_0006: ldarg.0 

IL_0007: brfalse.s IL_000c 

IL_0009: ldarg.1 

IL_000a: brtrue.s IL_000e 

IL_000c: ldc.i4.0 

IL_000d: ret 

IL_000e: ldarg.0 

IL_000f: ldarg.1 

IL_0010: call bool System.String::EqualsHelper(string, 

IL_0015: ret 

} // end of method String::Equals 

       I.3上面這段IL代碼内部調用了bool System.String::EqualsHelper(string, string) 方法,這個方法的CIL代碼如下,其内部調用了多次int32 System.String::get_Length()函數:  

System.String::EqualsHelper(string,string)

.method private hidebysig static bool EqualsHelper(string strA, 

string strB) cil managed 

.custom instance void System.Security.SecuritySafeCriticalAttribute::.ctor() = ( 01 00 00 00 ) 

.custom instance void System.Runtime.ConstrainedExecution.ReliabilityContractAttribute::.ctor(valuetype System.Runtime.ConstrainedExecution.Consistency, 

valuetype System.Runtime.ConstrainedExecution.Cer) = ( 01 00 03 00 00 00 01 00 00 00 00 00 ) 

// 代碼大小 199 (0xc7) 

.maxstack 3 

.locals init (int32 V_0, 

char& pinned V_1, 

char& pinned V_2, 

char* V_3, 

char* V_4, 

bool V_5) 

IL_0001: callvirt instance int32 System.String::get_Length() 

IL_0008: ldarg.1 

IL_0009: callvirt instance int32 System.String::get_Length() 

IL_000e: beq.s IL_0012 

IL_0010: ldc.i4.0 

IL_0011: ret 

IL_0012: ldarg.0 

IL_0013: ldflda char System.String::m_firstChar 

IL_0018: stloc.1 

IL_0019: ldarg.1 

IL_001a: ldflda char System.String::m_firstChar 

IL_001f: stloc.2 

IL_0020: ldloc.1 

IL_0021: conv.i 

IL_0022: stloc.3 

IL_0023: ldloc.2 

IL_0024: conv.i 

IL_0025: stloc.s V_4 

IL_0027: br.s IL_0097 

IL_0029: ldloc.3 

IL_002a: ldind.i4 

IL_002b: ldloc.s V_4 

IL_002d: ldind.i4 

IL_002e: beq.s IL_0038 

IL_0030: ldc.i4.0 

IL_0031: stloc.s V_5 

IL_0033: leave IL_00c4 

IL_0038: ldloc.3 

IL_0039: ldc.i4.4 

IL_003a: conv.i 

IL_003b: add 

IL_003c: ldind.i4 

IL_003d: ldloc.s V_4 

IL_003f: ldc.i4.4 

IL_0040: conv.i 

IL_0041: add 

IL_0042: ldind.i4 

IL_0043: beq.s IL_004a 

IL_0045: ldc.i4.0 

IL_0046: stloc.s V_5 

IL_0048: leave.s IL_00c4 

IL_004a: ldloc.3 

IL_004b: ldc.i4.8 

IL_004c: conv.i 

IL_004d: add 

IL_004e: ldind.i4 

IL_004f: ldloc.s V_4 

IL_0051: ldc.i4.8 

IL_0052: conv.i 

IL_0053: add 

IL_0054: ldind.i4 

IL_0055: beq.s IL_005c 

IL_0057: ldc.i4.0 

IL_0058: stloc.s V_5 

IL_005a: leave.s IL_00c4 

IL_005c: ldloc.3 

IL_005d: ldc.i4.s 12 

IL_005f: conv.i 

IL_0060: add 

IL_0061: ldind.i4 

IL_0062: ldloc.s V_4 

IL_0064: ldc.i4.s 12 

IL_0066: conv.i 

IL_0067: add 

IL_0068: ldind.i4 

IL_0069: beq.s IL_0070 

IL_006b: ldc.i4.0 

IL_006c: stloc.s V_5 

IL_006e: leave.s IL_00c4 

IL_0070: ldloc.3 

IL_0071: ldc.i4.s 16 

IL_0073: conv.i 

IL_0074: add 

IL_0075: ldind.i4 

IL_0076: ldloc.s V_4 

IL_0078: ldc.i4.s 16 

IL_007a: conv.i 

IL_007b: add 

IL_007c: ldind.i4 

IL_007d: beq.s IL_0084 

IL_007f: ldc.i4.0 

IL_0080: stloc.s V_5 

IL_0082: leave.s IL_00c4 

IL_0084: ldloc.3 

IL_0085: ldc.i4.s 20 

IL_0087: conv.i 

IL_0088: add 

IL_0089: stloc.3 

IL_008a: ldloc.s V_4 

IL_008c: ldc.i4.s 20 

IL_008e: conv.i 

IL_008f: add 

IL_0090: stloc.s V_4 

IL_0092: ldloc.0 

IL_0093: ldc.i4.s 10 

IL_0095: sub 

IL_0096: stloc.0 

IL_0097: ldloc.0 

IL_0098: ldc.i4.s 10 

IL_009a: bge.s IL_0029 

IL_009c: br.s IL_00b5 

IL_009e: ldloc.3 

IL_009f: ldind.i4 

IL_00a0: ldloc.s V_4 

IL_00a2: ldind.i4 

IL_00a3: bne.un.s IL_00b9 

IL_00a5: ldloc.3 

IL_00a6: ldc.i4.4 

IL_00a7: conv.i 

IL_00a8: add 

IL_00a9: stloc.3 

IL_00aa: ldloc.s V_4 

IL_00ac: ldc.i4.4 

IL_00ad: conv.i 

IL_00ae: add 

IL_00af: stloc.s V_4 

IL_00b1: ldloc.0 

IL_00b2: ldc.i4.2 

IL_00b3: sub 

IL_00b4: stloc.0 

IL_00b5: ldloc.0 

IL_00b6: ldc.i4.0 

IL_00b7: bgt.s IL_009e 

IL_00b9: ldloc.0 

IL_00ba: ldc.i4.0 

IL_00bb: cgt 

IL_00bd: ldc.i4.0 

IL_00be: ceq 

IL_00c0: stloc.s V_5 

IL_00c2: leave.s IL_00c4 

IL_00c4: ldloc.s V_5 

IL_00c6: ret 

} // end of method String::EqualsHelper 

        II.1在第三種方法的CIL代碼中我們調用了一次int32 [mscorlib]System.String::get_Length()函數.

        III.1在第四種方法的CIL代碼中調用了一次bool [mscorlib]System.String::IsNullOrEmpty(string)函數,此函數的CIL代碼如下,它内部調用了一次System.String::get_Length()函數:

System.String::IsNullOrEmpty(string)

.method public hidebysig static bool IsNullOrEmpty(string 'value') cil managed 

// 代碼大小 15 (0xf) 

IL_0001: brfalse.s IL_000d 

IL_0003: ldarg.0 

IL_0004: callvirt instance int32 System.String::get_Length() 

IL_0009: ldc.i4.0 

IL_000a: ceq 

IL_000c: ret 

IL_000d: ldc.i4.1 

IL_000e: ret 

} // end of method String::IsNullOrEmpty 

本文轉自程興亮 51CTO部落格,原文連結:

http://blog.51cto.com/chengxingliang/826603