net 4中有一个新的内置解决方案——IStructuralEquatable

static bool ByteArrayCompare(byte[] a1, byte[] a2) 
{
    return StructuralComparisons.StructuralEqualityComparer.Equals(a1, a2);
}

P/调用能力激活!

[DllImport("msvcrt.dll", CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
static extern int memcmp(byte[] b1, byte[] b2, long count);

static bool ByteArrayCompare(byte[] b1, byte[] b2)
{
    // Validate buffers are the same length.
    // This also ensures that the count does not exceed the length of either buffer.  
    return b1.Length == b2.Length && memcmp(b1, b2, b1.Length) == 0;
}

我使用附带的。net 4.7发布版本做了一些测量，没有附带调试器。我认为人们一直在使用错误的度量，因为如果你关心这里的速度，你所关心的是计算两个字节数组是否相等需要多长时间。即以字节为单位的吞吐量。

StructuralComparison :              4.6 MiB/s
for                  :            274.5 MiB/s
ToUInt32             :            263.6 MiB/s
ToUInt64             :            474.9 MiB/s
memcmp               :           8500.8 MiB/s

正如你所看到的，没有比memcmp更好的方法了，而且它快了几个数量级。简单的for循环是次优选择。我仍然不明白为什么微软不能简单地包含一个缓冲区。比较方法。

[Program.cs]:

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace memcmp
{
    class Program
    {
        static byte[] TestVector(int size)
        {
            var data = new byte[size];
            using (var rng = new System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider())
            {
                rng.GetBytes(data);
            }
            return data;
        }

        static TimeSpan Measure(string testCase, TimeSpan offset, Action action, bool ignore = false)
        {
            var t = Stopwatch.StartNew();
            var n = 0L;
            while (t.Elapsed < TimeSpan.FromSeconds(10))
            {
                action();
                n++;
            }
            var elapsed = t.Elapsed - offset;
            if (!ignore)
            {
                Console.WriteLine($"{testCase,-16} : {n / elapsed.TotalSeconds,16:0.0} MiB/s");
            }
            return elapsed;
        }

        [DllImport("msvcrt.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        static extern int memcmp(byte[] b1, byte[] b2, long count);

        static void Main(string[] args)
        {
            // how quickly can we establish if two sequences of bytes are equal?

            // note that we are testing the speed of different comparsion methods

            var a = TestVector(1024 * 1024); // 1 MiB
            var b = (byte[])a.Clone();

            // was meant to offset the overhead of everything but copying but my attempt was a horrible mistake... should have reacted sooner due to the initially ridiculous throughput values...
            // Measure("offset", new TimeSpan(), () => { return; }, ignore: true);
            var offset = TimeZone.Zero

            Measure("StructuralComparison", offset, () =>
            {
                StructuralComparisons.StructuralEqualityComparer.Equals(a, b);
            });

            Measure("for", offset, () =>
            {
                for (int i = 0; i < a.Length; i++)
                {
                    if (a[i] != b[i]) break;
                }
            });

            Measure("ToUInt32", offset, () =>
            {
                for (int i = 0; i < a.Length; i += 4)
                {
                    if (BitConverter.ToUInt32(a, i) != BitConverter.ToUInt32(b, i)) break;
                }
            });

            Measure("ToUInt64", offset, () =>
            {
                for (int i = 0; i < a.Length; i += 8)
                {
                    if (BitConverter.ToUInt64(a, i) != BitConverter.ToUInt64(b, i)) break;
                }
            });

            Measure("memcmp", offset, () =>
            {
                memcmp(a, b, a.Length);
            });
        }
    }
}

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。

让我们再加一个!

最近微软发布了一个特殊的NuGet包System.Runtime.CompilerServices.Unsafe。它的特殊之处在于它是用IL编写的，并且提供了c#中无法直接使用的低级功能。

它的一个方法unsafety . as <T>(object)允许将任何引用类型转换为另一个引用类型，跳过任何安全检查。这通常是一个非常糟糕的主意，但如果两种类型具有相同的结构，它就可以工作。因此，我们可以使用这个函数将字节[]转换为长[]:

bool CompareWithUnsafeLibrary(byte[] a1, byte[] a2)
{
    if (a1.Length != a2.Length) return false;

    var longSize = (int)Math.Floor(a1.Length / 8.0);
    var long1 = Unsafe.As<long[]>(a1);
    var long2 = Unsafe.As<long[]>(a2);

    for (var i = 0; i < longSize; i++)
    {
        if (long1[i] != long2[i]) return false;
    }

    for (var i = longSize * 8; i < a1.Length; i++)
    {
        if (a1[i] != a2[i]) return false;
    }

    return true;
}

注意long1。Length仍然会返回原始数组的长度，因为它存储在数组内存结构中的字段中。

这个方法没有这里演示的其他方法那么快，但它比朴素方法快得多，不使用不安全的代码或P/Invoke或固定，实现非常简单(IMO)。以下是我的机器上的一些BenchmarkDotNet结果:

BenchmarkDotNet=v0.10.3.0, OS=Microsoft Windows NT 6.2.9200.0
Processor=Intel(R) Core(TM) i7-4870HQ CPU 2.50GHz, ProcessorCount=8
Frequency=2435775 Hz, Resolution=410.5470 ns, Timer=TSC
  [Host]     : Clr 4.0.30319.42000, 64bit RyuJIT-v4.6.1637.0
  DefaultJob : Clr 4.0.30319.42000, 64bit RyuJIT-v4.6.1637.0

                 Method |          Mean |    StdDev |
----------------------- |-------------- |---------- |
          UnsafeLibrary |   125.8229 ns | 0.3588 ns |
          UnsafeCompare |    89.9036 ns | 0.8243 ns |
           JSharpEquals | 1,432.1717 ns | 1.3161 ns |
 EqualBytesLongUnrolled |    43.7863 ns | 0.8923 ns |
              NewMemCmp |    65.4108 ns | 0.2202 ns |
            ArraysEqual |   910.8372 ns | 2.6082 ns |
          PInvokeMemcmp |    52.7201 ns | 0.1105 ns |

我还为所有测试创建了一个要点。

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