比较。net中的两个字节数组

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

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

2018-02-03 15:45:39

其他回答

编辑:现代的快速方法是使用a1.SequenceEquals(a2)

用户gil提出了不安全的代码，产生了这个解决方案:

// Copyright (c) 2008-2013 Hafthor Stefansson
// Distributed under the MIT/X11 software license
// Ref: http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
static unsafe bool UnsafeCompare(byte[] a1, byte[] a2) {
  unchecked {
    if(a1==a2) return true;
    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;
      for (int i=0; i < l/8; i++, x1+=8, x2+=8)
        if (*((long*)x1) != *((long*)x2)) return false;
      if ((l & 4)!=0) { if (*((int*)x1)!=*((int*)x2)) return false; x1+=4; x2+=4; }
      if ((l & 2)!=0) { if (*((short*)x1)!=*((short*)x2)) return false; x1+=2; x2+=2; }
      if ((l & 1)!=0) if (*((byte*)x1) != *((byte*)x2)) return false;
      return true;
    }
  }
}

它对尽可能多的数组进行基于64位的比较。这依赖于数组以qword对齐开始的事实。它会工作，如果不是qword对齐，只是没有那么快，如果它是。

它比简单的“for”循环快了大约7个计时器。使用j#库执行相当于原来的' for '循环。使用.SequenceEqual会慢7倍左右;我想只是因为它使用了ienumerator。movenext。我认为基于linq的解决方案至少会这么慢，甚至更糟。

2012-01-10 18:11:39

为了比较短的字节数组，下面是一个有趣的hack:

if(myByteArray1.Length != myByteArray2.Length) return false;
if(myByteArray1.Length == 8)
   return BitConverter.ToInt64(myByteArray1, 0) == BitConverter.ToInt64(myByteArray2, 0); 
else if(myByteArray.Length == 4)
   return BitConverter.ToInt32(myByteArray2, 0) == BitConverter.ToInt32(myByteArray2, 0);

那么，我可能会转而考虑问题中列出的解决方案。

对这段代码进行性能分析会很有趣。

2009-09-18 15:29:25

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;
    }
}

2021-09-22 07:43:07

几乎可以肯定，这个版本比这里给出的任何其他版本都要慢得多，但编写起来很有趣。

static bool ByteArrayEquals(byte[] a1, byte[] a2) 
{
    return a1.Zip(a2, (l, r) => l == r).All(x => x);
}

2017-09-01 17:56:37