数组 vs 切片：访问速度

Question

这个问题是关于访问数组和切片的元素的速度，而不是关于将它们作为参数传递给函数的效率。

在大多数情况下，我希望 arrays 比 slices 更快，因为 slice 是一种描述数组的连续部分的数据结构数组，因此在访问切片的元素（间接访问其底层数组的元素）时可能涉及额外的步骤。

所以我写了一个小测试来对一批简单的操作进行基准测试。有 4 个基准函数，前两个测试一个 global 切片和一个全局数组，另外两个测试一个 local 切片和一个局部数组：

var gs = make([]byte, 1000) // Global slice
var ga [1000]byte           // Global array

func BenchmarkSliceGlobal(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        for j, v := range gs {
            gs[j]++; gs[j] = gs[j] + v + 10; gs[j] += v
        }
    }
}

func BenchmarkArrayGlobal(b *testing.B) {
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        for j, v := range ga {
            ga[j]++; ga[j] = ga[j] + v + 10; ga[j] += v
        }
    }
}

func BenchmarkSliceLocal(b *testing.B) {
    var s = make([]byte, 1000)
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        for j, v := range s {
            s[j]++; s[j] = s[j] + v + 10; s[j] += v
        }
    }
}

func BenchmarkArrayLocal(b *testing.B) {
    var a [1000]byte
    for i := 0; i < b.N; i++ {
        for j, v := range a {
            a[j]++; a[j] = a[j] + v + 10; a[j] += v
        }
    }
}

我运行多次测试，这里是典型的输出（go test -bench .*）：

BenchmarkSliceGlobal      300000              4210 ns/op
BenchmarkArrayGlobal      300000              4123 ns/op
BenchmarkSliceLocal       500000              3090 ns/op
BenchmarkArrayLocal       500000              3768 ns/op

分析结果：

访问全局切片比访问全局数组稍慢，这是我预期的：
4210 对比 4123 ns/op

但是访问本地切片比访问本地数组要快得多：
3090 对比 3768 ns/op

我的问题是：这是什么原因？

注释

我尝试改变以下内容，但 none 改变了结果：

大小array/slice（试过100、1000、10000）
基准函数的顺序
array/slice 的元素类型（已尝试 byte 和 int）

Answer 1

比较 BenchmarkArrayLocal 和 BenchmarkSliceLocal 的 the amd64 assembly（太长，不适合这个 post）：

数组版本多次从内存中加载 a 的地址，实际上是在每次数组访问操作时：

LEAQ    "".a+1000(SP),BX

而切片版本在从内存加载一次后仅在寄存器上计算：

LEAQ    (DX)(SI*1),BX

这不是决定性的，但可能是原因。原因是这两种方法在其他方面几乎相同。另一个值得注意的细节是数组版本调用了 runtime.duffcopy，这是一个相当长的汇编例程，而切片版本则没有。

Answer 2

Go 1.8 版本可以取消一些范围检查，所以差异变大了。

BenchmarkSliceGlobal-4 500000 3220 ns/op BenchmarkArrayGlobal-4 1000000 1287 ns/op BenchmarkSliceLocal-4 1000000 1267 ns/op BenchmarkArrayLocal-4 1000000 1301 ns/op

对于数组，我建议使用 2 的幂的大小并包括逻辑与操作。这样你就可以确定编译器消除了检查。因此 var ga [1024]byte 与 ga[j & 1023].

Answer 3

在go1.18和M1上区别更大我确信数组比切片快，但现在我有证据证明情况并非总是如此

goos: darwin
goarch: arm64
BenchmarkSliceGlobal-8        926196          1257.0 ns/op         0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkArrayGlobal-8       2110324           567.0 ns/op         0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkSliceLocal-8        2275382           535.0 ns/op         0 B/op          0 allocs/op
BenchmarkArrayLocal-8        1802491           647.4 ns/op         0 B/op          0 allocs/op```

数组 vs 切片：访问速度

Array vs Slice: accessing speed

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slice