yet another dev: “Используйте диапазоны (Range) только со Span<int> В предыдущем посте я…”

Используйте диапазоны (Range) только со Span<int>

В предыдущем посте я писал о скрытой аллокации, возникающей из-за упаковки энумератора. В этом посте расскажу об ещё одной скрытой аллокации.

5 лет назад в C# 8.0 появились индексы и диапазоны, которые позволяют получать часть коллекции с помощью удобного синтаксиса. Например, в следующем примере из массива извлекаются все элементы, кроме 2-х первых и 2-х последних:

int[] arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6];
var subarr = arr[2..^2]; // [3, 4]

Это удобно, особенно по сравнению с аналогичной записью через LINQ:

var subarr = arr.Skip(2)
    .Take(arr.Length - 2 - 2)
    .ToArray();

В случае с LINQ мы явно создаём массив с помощью метода ToArray. Однако это можно и не делать, если нужно просто пройтись по выбранным элементам.

Теперь посмотрим на C#-код без синтаксического сахара. При использовании с массивом оператор диапазона всегда создаёт новый массив. При компиляции он преобразуется в вызов RuntimeHelpers.GetSubArray, который и создаёт новый массив.

// int[] subarr = arr[2..^2]
int[] subArray = RuntimeHelpers
    .GetSubArray(array, new Range(2, 
        new Index(2, true)));

Если нет необходимости сохранять подмассив, лучше вызвать AsSpan() перед использованием диапазонов.

// Исходный код
int[] arr = [1, 2, 3, 4, 5, 6];
var subarr = arr.AsSpan()[2..^2]; // [3, 4]

// После компиляции
Span<int> span = MemoryExtensions.AsSpan(array);
Span<int> subarr = span.Slice(2, 
    span.Length - 2 - 2);

С точки зрения производительности, создание нового массива и копирование элементов – это затратная операция, особенно в сравнении со слайсами спанов, которые выполняются практически мгновенно. Рассмотрим следующий код:

start = Length / 4;
end = Length * 3 / 4;
var sum = 0;
// 2-3 times faster: 
// _transactionsArray.AsSpan()[_start.._end];
var sliced = _transactionsArray[start..end];
foreach (var t in sliced) sum += t.Amount;
return sum;

Добавление AsSpan() перед использованием оператора диапазона позволяет сократить время выполнения в среднем в 2-3 раза (см. график).