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Loudenvier
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  • 11

Notem que o teste dentro de cada loop é realizado apenas para garantir que o otimizador do .NET não resolva, simplesmente, "sumir" com o corpo do loop caso determina que nada esteja sendo feito dentro do mesmo.

Conclusão? Acredito que dependa de cada um. Particularmente uso foreach sempre que não preciso saber o índice atual de uma iteração dentro do código do loop. Caso me veja fazendo coisas como var idx = myList.IndexOf(item) no meio de um loop eu o transformo, sem dó, em um for. Caso contrário esqueço até que o for existe! :-)

Notem que o teste dentro de cada loop é realizado apenas para garantir que o otimizador do .NET não resolva, simplesmente, "sumir" com o corpo do loop caso determina que nada esteja sendo feito dentro do mesmo.

Conclusão? Acredito que dependa de cada um. Particularmente uso foreach sempre que não preciso saber o índice atual de uma iteração dentro do código do loop. Caso me veja fazendo coisas como var idx = myList.IndexOf(item) no meio de um loop eu o transformo, sem dó, em um for. Caso contrário esqueço até que o for existe! :-)

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O item 1 é extremamente importante. Caso os testes sejam executados em modo DEBUG, o .NET não aplicará as otimizações do compilador, e isso pode transformar completamente os resultados dos testes. Em um artigo sobre performance de substituição de espaços em branco em strings os resultados dos testes viraremviraram de ponta cabeça quando executados como RELEASE vs DEBUG.

O item 3 nunca deve ser subestimado, pois com poucas iterações você pode estar medindo mais o tempo de cada rotinainstrução executada dentro do loop do que as diferenças de performance entre cada construção da linguagem.

O item 4 é autoexplicativo, mas importante frisar que se não forem acessados os itens dos coleções sendo varridas dentro do loop, o teste não será justo entre for e foreach pois este sempre acessa o item em questão.

Vamos aos resultados então! E logo, para 1.000.000 (um milhão) de iterações (não foi executado o for do HashSet uma vez que a única maneira de pegar um item por índice é através do método de extensão ElementAt do LINQ e leva muito tempo, já que conjuntos não são indexados internamente por um índice posicional):

Podemos perceber que para varrer um array quase não existe diferença entre foreach e for. Isso ocorre porque o .NET otimiza o foreach para arrays de tal forma que ele chega a ser mais rápido do que um for, já que precisaneste acabamos precisando acessar o item do array pelo índice logo no início do loop e no foreach ele já vem disponível direto na construção da linguagem. A maioria das pessoas vai se surpreender com esse resultado, ainda mais se vier de outras linguagens de programação onde o for é uma das construções mais rápidas e quase imbatível para implementar iterações.

No caso da iteração pelos items de uma lista (um List<Data>) o for levou 60% do tempo do foreach para realizar a mesma operação. Isso, particularmente, me surpreendeu, pois não há muita explicação para essa diferença de tempo. Irei analisar o IL (código de "máquina") gerado para cada um dos métodos para tentar entender de onde toda essa diferença está vindo (e atualizarei a resposta se necessário/interessante).

Ainda assim, essa diferença é negligível (para a vasta maioria das aplicações) se considerarmos que, em 1 milhão de iterações, apenas 10ms foram adicionados ao tempo de execução.

O item 1 é extremamente importante. Caso os testes sejam executados em modo DEBUG, o .NET não aplicará as otimizações do compilador, e isso pode transformar completamente os resultados dos testes. Em um artigo sobre performance de substituição de espaços em branco em strings os resultados dos testes virarem de ponta cabeça quando executados como RELEASE vs DEBUG.

O item 3 nunca deve ser subestimado, pois com poucas iterações você pode estar medindo mais o tempo de cada rotina dentro do loop do que as diferenças de performance entre cada construção da linguagem.

O item 4 é autoexplicativo, mas importante frisar que se não forem acessados os itens dos coleções sendo varridas, o teste não será justo entre for e foreach pois este sempre acessa o item em questão.

Vamos aos resultados logo, para 1.000.000 de iterações (não foi executado o for do HashSet uma vez que a única maneira de pegar um item por índice é através do método de extensão ElementAt do LINQ e leva muito tempo, já que conjuntos não são indexados internamente por um índice posicional):

Podemos perceber que para varrer um array quase não existe diferença entre foreach e for. Isso ocorre porque o .NET otimiza o foreach para arrays de tal forma que ele chega a ser mais rápido do que um for que precisa acessar o item do array pelo índice. A maioria das pessoas vai se surpreender com esse resultado, ainda mais se vier de outras linguagens de programação onde o for é uma das construções mais rápidas e quase imbatível para implementar iterações.

No caso da iteração pelos items de uma lista (um List<Data>) o for levou 60% do tempo do foreach para realizar a mesma operação. Isso, particularmente, me surpreendeu, pois não há muita explicação para essa diferença de tempo. Irei analisar o IL (código de "máquina") gerado para cada um dos métodos para tentar entender de onde toda essa diferença está vindo.

Ainda assim essa diferença é negligível (para a vasta maioria das aplicações) se considerarmos que, em 1 milhão de iterações, apenas 10ms foram adicionados ao tempo de execução.

O item 1 é extremamente importante. Caso os testes sejam executados em modo DEBUG, o .NET não aplicará as otimizações do compilador, e isso pode transformar completamente os resultados dos testes. Em um artigo sobre performance de substituição de espaços em branco em strings os resultados dos testes viraram de ponta cabeça quando executados como RELEASE vs DEBUG.

O item 3 nunca deve ser subestimado, pois com poucas iterações você pode estar medindo mais o tempo de cada instrução executada dentro do loop do que as diferenças de performance entre cada construção da linguagem.

O item 4 é autoexplicativo, mas importante frisar que se não forem acessados os itens dos coleções sendo varridas dentro do loop, o teste não será justo entre for e foreach pois este sempre acessa o item em questão.

Vamos aos resultados então! E logo para 1.000.000 (um milhão) de iterações (não foi executado o for do HashSet uma vez que a única maneira de pegar um item por índice é através do método de extensão ElementAt do LINQ e leva muito tempo, já que conjuntos não são indexados internamente por um índice posicional):

Podemos perceber que para varrer um array quase não existe diferença entre foreach e for. Isso ocorre porque o .NET otimiza o foreach para arrays de tal forma que ele chega a ser mais rápido do que um for, já que neste acabamos precisando acessar o item do array pelo índice logo no início do loop e no foreach ele já vem disponível direto na construção da linguagem. A maioria das pessoas vai se surpreender com esse resultado, ainda mais se vier de outras linguagens de programação onde o for é uma das construções mais rápidas e quase imbatível para implementar iterações.

No caso da iteração pelos items de uma lista (um List<Data>) o for levou 60% do tempo do foreach para realizar a mesma operação. Isso, particularmente, me surpreendeu, pois não há muita explicação para essa diferença de tempo. Irei analisar o IL (código de "máquina") gerado para cada um dos métodos para tentar entender de onde toda essa diferença está vindo (e atualizarei a resposta se necessário/interessante).

Ainda assim, essa diferença é negligível (para a vasta maioria das aplicações) se considerarmos que, em 1 milhão de iterações, apenas 10ms foram adicionados ao tempo de execução.

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No caso da iteração pelos items de uma lista (um List<Data>) o for levou 60% do tempo levado pelodo foreach para realizar a mesma operação. Isso, particularmente, me surpreendeu, pois não há muita explicação para essa diferença de tempo. Irei analizaranalisar o ILIL (código de "máquina") gerado para cada um dos métodos para tentar entender de onde toda essa diferença está vindo.

Ainda assim essa diferença é negligível (para a vasta maioria das aplicações) se considerarmos que, em 1 milhão de iterações, apenas 10ms foram adicionados ao tempo de execução.

O HashSet, como dito anteriormente, não pode ser testado com o for pois para essa quantidade de iterações tomaria muito tempo (coisa de vários minutos para cada ciclo de teste).

O código completo do programa de testes segue:

class Program
{
    const int MAX_TEST_DATA_LENGTH = 1000000; //1000000;
    const int MAX_FOR_HASHSET = 10000;
    static int testDataLength = MAX_TEST_DATA_LENGTH;

    static void Main(string[] args) {
        if (args.Length > 0)
            testDataLength = Convert.ToInt32(args[0]);
        Console.WriteLine("For vs ForEach Peformance\r\n");
        Console.Write(" ■ Inicializando dados de teste com {0} registros", testDataLength);
        watch.Start();
        baseData = new Data[testDataLength];
        for (int i = 0; i < testDataLength; i++) {
            baseData[i] = new Data(i);
        }
        listData = new List<Data>(baseData);
        arrayData = listData.ToArray();
        hashsetData = new HashSet<Data>(baseData);
        DisplayElapsed();

        Restart(" ■ Forçando JIT (compilação em runtime)");
        ForArray(); ForEachArray(); ForList(); ForEachList(); ForHashset(); ForEachHashset();
        DisplayElapsed();

        for (int i = 1; i <= 5; i++) {

            Console.WriteLine("\r\n*** Ciclo {0} de teste:\r\n", i);

            // array
            Restart(" ■ For array");
            ForArray(testDataLength);
            DisplayElapsed();
            Restart(" ■ ForEach array");
            ForEachArray(testDataLength);
            DisplayElapsed();
            // List
            Restart(" ■ For List");
            ForList(testDataLength);
            DisplayElapsed();
            Restart(" ■ ForEach List");
            ForEachList(testDataLength);
            DisplayElapsed();
            // Hashset
            Restart(" ■ For HashSet");
            if (testDataLength > MAX_FOR_HASHSET) {
                Console.Write(" >>> inviável acima de {0} iterações", MAX_FOR_HASHSET);
            } else {
                ForHashset(testDataLength);
            }
            DisplayElapsed();
            Restart(" ■ ForEach HashSet");
            ForEachHashset(testDataLength);
            DisplayElapsed();

        }

        Console.WriteLine("\r\nTecle algo para encerrar");
        Console.ReadKey(true);
    }

    static Stopwatch watch = new Stopwatch();

    static Data[] baseData;
    static Data[] arrayData;
    static List<Data> listData;
    static HashSet<Data> hashsetData;

    static void Restart(string msg) {
        Console.Write(msg);
        watch.Restart();
    }

    static void DisplayElapsed() {
        var elapsed = watch.Elapsed;
        Console.WriteLine(" >>> duração: {0}ms", elapsed.TotalMilliseconds);
    }

    static void ForArray(int iterations = 10) {
        for (int i = 0; i < iterations; i++) {
            var item = arrayData[i];
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }
    static void ForEachArray(int iterations = 10) {
        foreach(var item in arrayData) {
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }
    static void ForList(int iterations = 10) {
        for (int i = 0; i < iterations; i++) {
            var item = listData[i];
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }
    static void ForEachList(int iterations = 10) {
        foreach (var item in listData) {
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }
    static void ForHashset(int iterations = 10) {
        for (int i = 0; i < iterations; i++) {
            var item = hashsetData.ElementAt(i);
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }
    static void ForEachHashset(int iterations = 10) {
        foreach (var item in hashsetData) {
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }

    class Data
    {
        public Data(int seed) {
            TheGuid = Guid.NewGuid();
            TheString = string.Format("{0}: {1}", seed, TheGuid);
            TheInt = seed;
            TheByteArray = new byte[1024];
        }
        public Guid TheGuid { get; set; }
        public string TheString { get; set; }
        public int TheInt { get; set; }
        public double TheDouble { get; set; }
        public byte[] TheByteArray { get; set; }
    }

}

No caso da iteração pelos items de uma lista (um List<Data>) o for levou 60% do tempo levado pelo foreach para realizar a mesma operação. Isso, particularmente, me surpreendeu, pois não há muita explicação para essa diferença de tempo. Irei analizar o IL (código de "máquina") gerado para cada um dos métodos para tentar entender de onde toda essa diferença está vindo.

Ainda assim essa diferença é negligível (para a vasta maioria das aplicações) se considerarmos que, em 1 milhão de iterações, apenas 10ms foram adicionados ao tempo de execução.

No caso da iteração pelos items de uma lista (um List<Data>) o for levou 60% do tempo do foreach para realizar a mesma operação. Isso, particularmente, me surpreendeu, pois não há muita explicação para essa diferença de tempo. Irei analisar o IL (código de "máquina") gerado para cada um dos métodos para tentar entender de onde toda essa diferença está vindo.

Ainda assim essa diferença é negligível (para a vasta maioria das aplicações) se considerarmos que, em 1 milhão de iterações, apenas 10ms foram adicionados ao tempo de execução.

O HashSet, como dito anteriormente, não pode ser testado com o for pois para essa quantidade de iterações tomaria muito tempo (coisa de vários minutos para cada ciclo de teste).

O código completo do programa de testes segue:

class Program
{
    const int MAX_TEST_DATA_LENGTH = 1000000; //1000000;
    const int MAX_FOR_HASHSET = 10000;
    static int testDataLength = MAX_TEST_DATA_LENGTH;

    static void Main(string[] args) {
        if (args.Length > 0)
            testDataLength = Convert.ToInt32(args[0]);
        Console.WriteLine("For vs ForEach Peformance\r\n");
        Console.Write(" ■ Inicializando dados de teste com {0} registros", testDataLength);
        watch.Start();
        baseData = new Data[testDataLength];
        for (int i = 0; i < testDataLength; i++) {
            baseData[i] = new Data(i);
        }
        listData = new List<Data>(baseData);
        arrayData = listData.ToArray();
        hashsetData = new HashSet<Data>(baseData);
        DisplayElapsed();

        Restart(" ■ Forçando JIT (compilação em runtime)");
        ForArray(); ForEachArray(); ForList(); ForEachList(); ForHashset(); ForEachHashset();
        DisplayElapsed();

        for (int i = 1; i <= 5; i++) {

            Console.WriteLine("\r\n*** Ciclo {0} de teste:\r\n", i);

            // array
            Restart(" ■ For array");
            ForArray(testDataLength);
            DisplayElapsed();
            Restart(" ■ ForEach array");
            ForEachArray(testDataLength);
            DisplayElapsed();
            // List
            Restart(" ■ For List");
            ForList(testDataLength);
            DisplayElapsed();
            Restart(" ■ ForEach List");
            ForEachList(testDataLength);
            DisplayElapsed();
            // Hashset
            Restart(" ■ For HashSet");
            if (testDataLength > MAX_FOR_HASHSET) {
                Console.Write(" >>> inviável acima de {0} iterações", MAX_FOR_HASHSET);
            } else {
                ForHashset(testDataLength);
            }
            DisplayElapsed();
            Restart(" ■ ForEach HashSet");
            ForEachHashset(testDataLength);
            DisplayElapsed();

        }

        Console.WriteLine("\r\nTecle algo para encerrar");
        Console.ReadKey(true);
    }

    static Stopwatch watch = new Stopwatch();

    static Data[] baseData;
    static Data[] arrayData;
    static List<Data> listData;
    static HashSet<Data> hashsetData;

    static void Restart(string msg) {
        Console.Write(msg);
        watch.Restart();
    }

    static void DisplayElapsed() {
        var elapsed = watch.Elapsed;
        Console.WriteLine(" >>> duração: {0}ms", elapsed.TotalMilliseconds);
    }

    static void ForArray(int iterations = 10) {
        for (int i = 0; i < iterations; i++) {
            var item = arrayData[i];
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }
    static void ForEachArray(int iterations = 10) {
        foreach(var item in arrayData) {
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }
    static void ForList(int iterations = 10) {
        for (int i = 0; i < iterations; i++) {
            var item = listData[i];
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }
    static void ForEachList(int iterations = 10) {
        foreach (var item in listData) {
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }
    static void ForHashset(int iterations = 10) {
        for (int i = 0; i < iterations; i++) {
            var item = hashsetData.ElementAt(i);
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }
    static void ForEachHashset(int iterations = 10) {
        foreach (var item in hashsetData) {
            if (item.TheInt > MAX_TEST_DATA_LENGTH)
                throw new InvalidOperationException("Tamanho inválido de iterações");
        }
    }

    class Data
    {
        public Data(int seed) {
            TheGuid = Guid.NewGuid();
            TheString = string.Format("{0}: {1}", seed, TheGuid);
            TheInt = seed;
            TheByteArray = new byte[1024];
        }
        public Guid TheGuid { get; set; }
        public string TheString { get; set; }
        public int TheInt { get; set; }
        public double TheDouble { get; set; }
        public byte[] TheByteArray { get; set; }
    }

}
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