Já li artigos de algumas linguagens de programação que o loop for é mais rápido que o foreach, e queria saber se em C# tem diferenças de desempenho?
2 Respostas
Em questão de performance o for é mais rápido, porém o foreach é mais legível.
Fiz testes iterando 10 mil vezes e outro mil vezes com tipos de dados diferentes, só pra ter uma ideia. Em todos os casos For ganhou.
Utilizei o seguinte código
using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Threading.Tasks;
namespace BanchMark.ForAndForeach
{
class Program
{
private static List<int> lista;
private static int[] array;
private static HashSet<int> hashSet;
static void Main(string[] args)
{
int qtdRegistros = 99999;
int iterar= 10000;
CriarCasos(qtdRegistros);
ForeachVsFor(iterar);
qtdRegistros = 99999;
iterar = 1000;
CriarCasos(qtdRegistros);
ForeachVsFor(iterar);
Console.ReadLine();
}
private static void ForeachVsFor(int repetir)
{
int test = 0;
Stopwatch watch = Stopwatch.StartNew();
for (int i = 0; i < repetir; i++)
{
foreach (var o in array)
{
test = i + i;
}
}
watch.Stop();
Console.WriteLine($"Foreach/Array {repetir} vezes: {watch.ElapsedMilliseconds}ms");
watch = Stopwatch.StartNew();
for (int i = 0; i < repetir ;i++)
{
for (int j = 0; j < array.Length;j++)
{
test = i + i;
}
}
watch.Stop();
Console.WriteLine($"For/Array {repetir} vezes: {watch.ElapsedMilliseconds}ms");
watch = Stopwatch.StartNew();
for (int i = 0; i < repetir; i++)
{
foreach (var o in lista)
{
test = i + i;
}
}
watch.Stop();
Console.WriteLine($"Foreach/Lista {repetir} vezes: {watch.ElapsedMilliseconds}ms");
watch = Stopwatch.StartNew();
for (int i = 0; i < repetir; i++)
{
for (int j = 0; j < lista.Count; j++)
{
test = i + i;
}
}
watch.Stop();
Console.WriteLine($"For/Lista {repetir} vezes: {watch.ElapsedMilliseconds}ms");
watch = Stopwatch.StartNew();
for (int i = 0; i < repetir; i++)
{
foreach (var o in hashSet)
{
test = i + i;
}
}
watch.Stop();
Console.WriteLine($"Foreach/HashSet {repetir} vezes: {watch.ElapsedMilliseconds}ms");
watch = Stopwatch.StartNew();
for (int i = 0; i < repetir; i++)
{
for (int j = 0; j < hashSet.Count; j++)
{
test = i + i;
}
}
watch.Stop();
Console.WriteLine($"For/HashSet {repetir} vezes: {watch.ElapsedMilliseconds}ms");
}
private static void CriarCasos(int tamanho)
{
Console.WriteLine("***************************************");
lista = new List<int>(tamanho);
Random random = new Random();
Parallel.For(1, tamanho, i =>
{
lista.Add(random.Next(tamanho));
});
array = lista.ToArray();
hashSet = new HashSet<int>(lista);
}
}
}
-
Esses testes não refletem inteiramente a realidade. Claro, sem ver o código utilizado nos testes, não dá para assumir muitas coisas, mas levar 4.262ms para rodar um foreach certamente tem algo bem demorado acontecendo dentro do loop, o que impede a medição mais exata do overhead e um ou outro método. Em .NET temos também que considerar o JIT: é preciso garantir que os caminhos do código já estejam compilados e otimizados pelo JIT. E, finalmente, HashSet não tem opção para ser usada com For exceto o ElementAt do LINQ e é extremamente lento! Postarei meus testes em seguida. Commented 13/10/2016 às 17:34
-
Antes de responder de fato acho muito importante frisar que para 99,99% de todas as aplicações desenvolvidas em C# as diferenças de performance entre for
e foreach
não devem sequer ser levadas em consideração. É uma enorme perda de tempo se preocupar com esse nível de micro otimização antes de realmente provar-se necessário. A otimização prematura é a raiz de todo o mal na engenharia de sistemas, diria nosso poeta supremo Donald Knuth.
Dito isso, responder essa pergunta é um interessante exercício e o resultado final pode surpreender alguns. Contudo, primeiramente temos que nos ater a alguns detalhes inerentes ao .NET antes de começarmos a testar a performance das duas construções para iterações:
- O .NET realiza otimizações apenas no build de RELEASE
- O .NET realiza compilação em tempo de execução (JIT)
- A quantidade de iterações deve ser grande o suficiente
- É necessário acessar os itens em questão no código interno do loop
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 2 é importante, pois pode afetar negativamente o primeiro teste, ou as primeiras execuções de cada teste. O tempo de compilação do código em tempo de execução pode ser uma parte considerável da medição.
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.
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; }
}
}
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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Bacana Loudenvier, ficou completo! Meu ficou muito superficial nem se compara rs Commented 13/10/2016 às 22:10
-
1@LucasLopes na verdade se não fosse a sua resposta eu apenas teria testado com
array
e não comList
porque tinha a impressão que a performance seria igual para ambos por causa das otimizações do .NET. Por isso que gosto de StatckOverflow mais que outros sites: cada uma das respostas contribui com algo, as vezes até mesmo as menos votadas têm algum detalhe que passou despercebido das demais! Abração Commented 14/10/2016 às 1:34 -
Valeu galera, todas as respostas foram muito úteis. Commented 14/10/2016 às 18:46