为什么 strings.HasPrefix 比 bytes.HasPrefix 快？

Question

在我的代码中，我有这样的基准：

const STR = "abcd"
const PREFIX = "ab"
var STR_B = []byte(STR)
var PREFIX_B = []byte(PREFIX)

func BenchmarkStrHasPrefix(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        strings.HasPrefix(STR, PREFIX)
    }
}

func BenchmarkBytHasPrefix(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        bytes.HasPrefix(STR_B, PREFIX_B)
    }
}

我对结果有点困惑：

BenchmarkStrHasPrefix-4    300000000    4.67 ns/op
BenchmarkBytHasPrefix-4    200000000    8.05 ns/op

为什么相差高达 2 倍？

谢谢。

Answer 1

主要原因是bytes.HasPrefix() and strings.HasPrefix()的通话费用不同。正如@tomasz 在他的评论中指出的那样，默认情况下 strings.HashPrefix() 是内联的，而 bytes.HasPrefix() 不是。

进一步的原因是不同的参数类型：bytes.HasPrefix()需要 2 个切片（2 个切片描述符）。 strings.HasPrefix() 需要 2 个字符串（2 个字符串 headers）。切片描述符包含一个指针和 2 ints：长度和容量，参见 reflect.SliceHeader. String headers contain only a pointer and an int: the length, see reflect.StringHeader。

如果我们在基准函数中手动内联 HasPrefix() 函数，我们可以证明这一点，因此我们消除了调用成本（两者都为零）。通过内联它们，将不会（对它们）进行任何函数调用。

HasPrefix() 实现：

// HasPrefix tests whether the byte slice s begins with prefix.
func HasPrefix(s, prefix []byte) bool {
    return len(s) >= len(prefix) && Equal(s[0:len(prefix)], prefix)
}

// HasPrefix tests whether the string s begins with prefix.
func HasPrefix(s, prefix string) bool {
    return len(s) >= len(prefix) && s[0:len(prefix)] == prefix
}

内联后的基准函数：

func BenchmarkStrHasPrefix(b *testing.B) {
    s, prefix := STR, PREFIX
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        _ = len(s) >= len(prefix) && s[0:len(prefix)] == prefix
    }
}

func BenchmarkBytHasPrefix(b *testing.B) {
    s, prefix := STR_B, PREFIX_B
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        _ = len(s) >= len(prefix) && bytes.Equal(s[0:len(prefix)], prefix)
    }
}

运行这些你会得到非常接近的结果：

BenchmarkStrHasPrefix-2 300000000                5.88 ns/op
BenchmarkBytHasPrefix-2 200000000                6.17 ns/op

内联基准测试中差异很小的原因可能是两个函数都通过切片 string 和 []byte 操作数来测试前缀的存在。由于 string 是可比较的，而字节片则不是，因此与 BenchmarkStrHasPrefix() 相比，BenchmarkBytHasPrefix() 需要对 bytes.Equal() 进行额外的函数调用（并且额外的函数调用还包括复制它的参数：2 slice headers).

其他可能对原始不同结果略有影响的因素：BenchmarkStrHasPrefix() 中使用的参数是常量，而 BenchmarkBytHasPrefix() 中使用的参数是变量。

您不必太担心性能差异，这两个功能只需几纳秒即可完成。

注意bytes.Equal()的"implementation":

func Equal(a, b []byte) bool // ../runtime/asm_$GOARCH.s

这可能会在某些平台中内联，从而不会产生额外的调用费用。

为什么 strings.HasPrefix 比 bytes.HasPrefix 快？

Why strings.HasPrefix is faster than bytes.HasPrefix?

string

benchmarking

go

slice