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
使用SequenceEquals进行比较。
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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。
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。
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。
受到ArekBulski发布的EqualBytesLongUnrolled方法的启发，我确定了一个附加优化的解决方案。在我的实例中，数组中的数组差异往往在数组的尾部附近。在测试中，我发现当这种情况发生在大型数组中时，能够以相反的顺序比较数组元素使这种解决方案比基于memcmp的解决方案获得了巨大的性能提升。下面是解决方案:
public enum CompareDirection { Forward, Backward }
private static unsafe bool UnsafeEquals(byte[] a, byte[] b, CompareDirection direction = CompareDirection.Forward)
{
// returns when a and b are same array or both null
if (a == b) return true;
// if either is null or different lengths, can't be equal
if (a == null || b == null || a.Length != b.Length)
return false;
const int UNROLLED = 16; // count of longs 'unrolled' in optimization
int size = sizeof(long) * UNROLLED; // 128 bytes (min size for 'unrolled' optimization)
int len = a.Length;
int n = len / size; // count of full 128 byte segments
int r = len % size; // count of remaining 'unoptimized' bytes
// pin the arrays and access them via pointers
fixed (byte* pb_a = a, pb_b = b)
{
if (r > 0 && direction == CompareDirection.Backward)
{
byte* pa = pb_a + len - 1;
byte* pb = pb_b + len - 1;
byte* phead = pb_a + len - r;
while(pa >= phead)
{
if (*pa != *pb) return false;
pa--;
pb--;
}
}
if (n > 0)
{
int nOffset = n * size;
if (direction == CompareDirection.Forward)
{
long* pa = (long*)pb_a;
long* pb = (long*)pb_b;
long* ptail = (long*)(pb_a + nOffset);
while (pa < ptail)
{
if (*(pa + 0) != *(pb + 0) || *(pa + 1) != *(pb + 1) ||
*(pa + 2) != *(pb + 2) || *(pa + 3) != *(pb + 3) ||
*(pa + 4) != *(pb + 4) || *(pa + 5) != *(pb + 5) ||
*(pa + 6) != *(pb + 6) || *(pa + 7) != *(pb + 7) ||
*(pa + 8) != *(pb + 8) || *(pa + 9) != *(pb + 9) ||
*(pa + 10) != *(pb + 10) || *(pa + 11) != *(pb + 11) ||
*(pa + 12) != *(pb + 12) || *(pa + 13) != *(pb + 13) ||
*(pa + 14) != *(pb + 14) || *(pa + 15) != *(pb + 15)
)
{
return false;
}
pa += UNROLLED;
pb += UNROLLED;
}
}
else
{
long* pa = (long*)(pb_a + nOffset);
long* pb = (long*)(pb_b + nOffset);
long* phead = (long*)pb_a;
while (phead < pa)
{
if (*(pa - 1) != *(pb - 1) || *(pa - 2) != *(pb - 2) ||
*(pa - 3) != *(pb - 3) || *(pa - 4) != *(pb - 4) ||
*(pa - 5) != *(pb - 5) || *(pa - 6) != *(pb - 6) ||
*(pa - 7) != *(pb - 7) || *(pa - 8) != *(pb - 8) ||
*(pa - 9) != *(pb - 9) || *(pa - 10) != *(pb - 10) ||
*(pa - 11) != *(pb - 11) || *(pa - 12) != *(pb - 12) ||
*(pa - 13) != *(pb - 13) || *(pa - 14) != *(pb - 14) ||
*(pa - 15) != *(pb - 15) || *(pa - 16) != *(pb - 16)
)
{
return false;
}
pa -= UNROLLED;
pb -= UNROLLED;
}
}
}
if (r > 0 && direction == CompareDirection.Forward)
{
byte* pa = pb_a + len - r;
byte* pb = pb_b + len - r;
byte* ptail = pb_a + len;
while(pa < ptail)
{
if (*pa != *pb) return false;
pa++;
pb++;
}
}
}
return true;
}
我发布了一个类似的关于检查byte[]是否全是0的问题。(SIMD代码被打败了，所以我从这个答案中删除了它。)下面是我比较过的最快的代码:
static unsafe bool EqualBytesLongUnrolled (byte[] data1, byte[] data2)
{
if (data1 == data2)
return true;
if (data1.Length != data2.Length)
return false;
fixed (byte* bytes1 = data1, bytes2 = data2) {
int len = data1.Length;
int rem = len % (sizeof(long) * 16);
long* b1 = (long*)bytes1;
long* b2 = (long*)bytes2;
long* e1 = (long*)(bytes1 + len - rem);
while (b1 < e1) {
if (*(b1) != *(b2) || *(b1 + 1) != *(b2 + 1) ||
*(b1 + 2) != *(b2 + 2) || *(b1 + 3) != *(b2 + 3) ||
*(b1 + 4) != *(b2 + 4) || *(b1 + 5) != *(b2 + 5) ||
*(b1 + 6) != *(b2 + 6) || *(b1 + 7) != *(b2 + 7) ||
*(b1 + 8) != *(b2 + 8) || *(b1 + 9) != *(b2 + 9) ||
*(b1 + 10) != *(b2 + 10) || *(b1 + 11) != *(b2 + 11) ||
*(b1 + 12) != *(b2 + 12) || *(b1 + 13) != *(b2 + 13) ||
*(b1 + 14) != *(b2 + 14) || *(b1 + 15) != *(b2 + 15))
return false;
b1 += 16;
b2 += 16;
}
for (int i = 0; i < rem; i++)
if (data1 [len - 1 - i] != data2 [len - 1 - i])
return false;
return true;
}
}
测量两个256MB字节数组:
UnsafeCompare : 86,8784 ms
EqualBytesSimd : 71,5125 ms
EqualBytesSimdUnrolled : 73,1917 ms
EqualBytesLongUnrolled : 39,8623 ms
