我怎样才能快速做到这一点？
当然我可以这样做：
static bool ByteArrayCompare(byte[] a1, byte[] a2)
{
if (a1.Length != a2.Length)
return false;
for (int i=0; i<a1.Length; i++)
if (a1[i]!=a2[i])
return false;
return true;
}
但我正在寻找一个BCL函数或一些高度优化的经过验证的方法来做到这一点。
java.util.Arrays.equals((sbyte[])(Array)a1, (sbyte[])(Array)a2);
工作得很好，但它看起来不适用于 x64。
请注意我在这里的超快速答案。
您可以使用Enumerable.SequenceEqual方法。
using System;
using System.Linq;
...
var a1 = new int[] { 1, 2, 3};
var a2 = new int[] { 1, 2, 3};
var a3 = new int[] { 1, 2, 4};
var x = a1.SequenceEqual(a2); // true
var y = a1.SequenceEqual(a3); // false
如果由于某种原因您不能使用 .NET 3.5，那么您的方法是可以的。
编译器\运行时环境将优化您的循环，因此您无需担心性能。
P/Invoke力量激活！
[DllImport("msvcrt.dll", CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
static extern int memcmp(byte[] b1, byte[] b2, long count);
static bool ByteArrayCompare(byte[] b1, byte[] b2)
{
// Validate buffers are the same length.
// This also ensures that the count does not exceed the length of either buffer.
return b1.Length == b2.Length && memcmp(b1, b2, b1.Length) == 0;
}
.NET 4 中有一个新的内置解决方案 - IStructuralEquatable
static bool ByteArrayCompare(byte[] a1, byte[] a2)
{
return StructuralComparisons.StructuralEqualityComparer.Equals(a1, a2);
}
Span<T>提供极具竞争力的替代方案，而无需在您自己的应用程序代码库中添加令人困惑和/或不可移植的内容：
// byte[] is implicitly convertible to ReadOnlySpan<byte>
static bool ByteArrayCompare(ReadOnlySpan<byte> a1, ReadOnlySpan<byte> a2)
{
return a1.SequenceEqual(a2);
}
.NET 5.0.0 的（胆量）实现可以在这里找到。
我已经修改了@EliArbel 的要点，将这个方法添加为SpansEqual，在其他人的基准测试中删除大多数不那么有趣的执行者，使用不同的数组大小运行它，输出图表，并标记SpansEqual为基线，以便它报告不同方法的比较SpansEqual.
以下数字来自结果，经过轻微编辑以删除“错误”列。
| Method | ByteCount | Mean | StdDev | Ratio | RatioSD |
|-------------- |----------- |-------------------:|------------------:|------:|--------:|
| SpansEqual | 15 | 4.629 ns | 0.0289 ns | 1.00 | 0.00 |
| LongPointers | 15 | 4.598 ns | 0.0416 ns | 0.99 | 0.01 |
| Unrolled | 15 | 18.199 ns | 0.0291 ns | 3.93 | 0.02 |
| PInvokeMemcmp | 15 | 9.872 ns | 0.0441 ns | 2.13 | 0.02 |
| | | | | | |
| SpansEqual | 1026 | 19.965 ns | 0.0880 ns | 1.00 | 0.00 |
| LongPointers | 1026 | 63.005 ns | 0.5217 ns | 3.16 | 0.04 |
| Unrolled | 1026 | 38.731 ns | 0.0166 ns | 1.94 | 0.01 |
| PInvokeMemcmp | 1026 | 40.355 ns | 0.0202 ns | 2.02 | 0.01 |
| | | | | | |
| SpansEqual | 1048585 | 43,761.339 ns | 30.8744 ns | 1.00 | 0.00 |
| LongPointers | 1048585 | 59,585.479 ns | 17.3907 ns | 1.36 | 0.00 |
| Unrolled | 1048585 | 54,646.243 ns | 35.7638 ns | 1.25 | 0.00 |
| PInvokeMemcmp | 1048585 | 55,198.289 ns | 23.9732 ns | 1.26 | 0.00 |
| | | | | | |
| SpansEqual | 2147483591 | 240,607,692.857 ns | 2,733,489.4894 ns | 1.00 | 0.00 |
| LongPointers | 2147483591 | 238,223,478.571 ns | 2,033,769.5979 ns | 0.99 | 0.02 |
| Unrolled | 2147483591 | 236,227,340.000 ns | 2,189,627.0164 ns | 0.98 | 0.00 |
| PInvokeMemcmp | 2147483591 | 238,724,660.000 ns | 3,726,140.4720 ns | 0.99 | 0.02 |
我很惊讶地看到SpansEqualmax-array-size 方法没有名列前茅，但是差异是如此之小，以至于我认为这无关紧要。
我的系统信息：
BenchmarkDotNet=v0.12.1, OS=Windows 10.0.19042
Intel Core i7-6850K CPU 3.60GHz (Skylake), 1 CPU, 12 logical and 6 physical cores
.NET Core SDK=5.0.100
[Host] : .NET Core 5.0.0 (CoreCLR 5.0.20.51904, CoreFX 5.0.20.51904), X64 RyuJIT
DefaultJob : .NET Core 5.0.0 (CoreCLR 5.0.20.51904, CoreFX 5.0.20.51904), X64 RyuJIT
用户gil建议了产生此解决方案的不安全代码：
// Copyright (c) 2008-2013 Hafthor Stefansson
// Distributed under the MIT/X11 software license
// Ref: http://www.opensource.org/licenses/mit-license.php.
static unsafe bool UnsafeCompare(byte[] a1, byte[] a2) {
if(a1==a2) return true;
if(a1==null || a2==null || a1.Length!=a2.Length)
return false;
fixed (byte* p1=a1, p2=a2) {
byte* x1=p1, x2=p2;
int l = a1.Length;
for (int i=0; i < l/8; i++, x1+=8, x2+=8)
if (*((long*)x1) != *((long*)x2)) return false;
if ((l & 4)!=0) { if (*((int*)x1)!=*((int*)x2)) return false; x1+=4; x2+=4; }
if ((l & 2)!=0) { if (*((short*)x1)!=*((short*)x2)) return false; x1+=2; x2+=2; }
if ((l & 1)!=0) if (*((byte*)x1) != *((byte*)x2)) return false;
return true;
}
}
它对尽可能多的数组进行基于 64 位的比较。这种依赖于数组开始 qword 对齐的事实。如果不是 qword 对齐，它会起作用，只是不像它那样快。
它比简单for循环执行大约七个定时器。使用 J# 库执行与原始for循环等效的操作。使用 .SequenceEqual 会慢七倍左右；我认为只是因为它使用的是 IEnumerator.MoveNext。我想基于 LINQ 的解决方案至少会那么慢或更糟。
如果您不反对这样做，您可以导入 J# 程序集“vjslib.dll”并使用其Arrays.equals(byte[], byte[]) 方法...
如果有人嘲笑你，请不要怪我……
编辑：对于它的价值，我使用 Reflector 来反汇编代码，这就是它的样子：
public static bool equals(sbyte[] a1, sbyte[] a2)
{
if (a1 == a2)
{
return true;
}
if ((a1 != null) && (a2 != null))
{
if (a1.Length != a2.Length)
{
return false;
}
for (int i = 0; i < a1.Length; i++)
{
if (a1[i] != a2[i])
{
return false;
}
}
return true;
}
return false;
}
.NET 3.5 和更新版本有一个新的公共类型，System.Data.Linq.Binary它封装了byte[]. 它实现IEquatable<Binary>（实际上）比较两个字节数组。请注意，System.Data.Linq.Binary它还具有来自 的隐式转换运算符byte[]。
MSDN 文档：System.Data.Linq.Binary
Equals方法的反射器反编译：
private bool EqualsTo(Binary binary)
{
if (this != binary)
{
if (binary == null)
{
return false;
}
if (this.bytes.Length != binary.bytes.Length)
{
return false;
}
if (this.hashCode != binary.hashCode)
{
return false;
}
int index = 0;
int length = this.bytes.Length;
while (index < length)
{
if (this.bytes[index] != binary.bytes[index])
{
return false;
}
index++;
}
}
return true;
}
有趣的转折是，如果两个 Binary 对象的哈希值相同，它们只会进行逐字节比较循环。然而，这是以计算对象构造函数中的哈希为代价的Binary（通过for循环遍历数组:-)）。
上述实现意味着在最坏的情况下，您可能必须遍历数组 3 次：首先计算 array1 的哈希，然后计算 array2 的哈希，最后（因为这是最坏的情况，长度和哈希相等）比较array1 中的字节与数组 2 中的字节。
总的来说，即使System.Data.Linq.Binary内置在 BCL 中，我认为这不是比较两个字节数组的最快方法：-|。
我发布了一个关于检查 byte[] 是否充满零的类似问题。（SIMD 代码被打败了，所以我从这个答案中删除了它。）这是我比较中最快的代码：
static unsafe bool EqualBytesLongUnrolled (byte[] data1, byte[] data2)
{
if (data1 == data2)
return true;
if (data1.Length != data2.Length)
return false;
fixed (byte* bytes1 = data1, bytes2 = data2) {
int len = data1.Length;
int rem = len % (sizeof(long) * 16);
long* b1 = (long*)bytes1;
long* b2 = (long*)bytes2;
long* e1 = (long*)(bytes1 + len - rem);
while (b1 < e1) {
if (*(b1) != *(b2) || *(b1 + 1) != *(b2 + 1) ||
*(b1 + 2) != *(b2 + 2) || *(b1 + 3) != *(b2 + 3) ||
*(b1 + 4) != *(b2 + 4) || *(b1 + 5) != *(b2 + 5) ||
*(b1 + 6) != *(b2 + 6) || *(b1 + 7) != *(b2 + 7) ||
*(b1 + 8) != *(b2 + 8) || *(b1 + 9) != *(b2 + 9) ||
*(b1 + 10) != *(b2 + 10) || *(b1 + 11) != *(b2 + 11) ||
*(b1 + 12) != *(b2 + 12) || *(b1 + 13) != *(b2 + 13) ||
*(b1 + 14) != *(b2 + 14) || *(b1 + 15) != *(b2 + 15))
return false;
b1 += 16;
b2 += 16;
}
for (int i = 0; i < rem; i++)
if (data1 [len - 1 - i] != data2 [len - 1 - i])
return false;
return true;
}
}
在两个 256MB 字节数组上测量：
UnsafeCompare : 86,8784 ms
EqualBytesSimd : 71,5125 ms
EqualBytesSimdUnrolled : 73,1917 ms
EqualBytesLongUnrolled : 39,8623 ms
让我们再添加一个！
最近微软发布了一个特殊的 NuGet 包System.Runtime.CompilerServices.Unsafe。它很特别，因为它是用IL编写的，并且提供了 C# 中不直接提供的低级功能。
它的一种方法Unsafe.As<T>(object)允许将任何引用类型转换为另一个引用类型，从而跳过任何安全检查。这通常是一个非常糟糕的主意，但如果两种类型具有相同的结构，它就可以工作。所以我们可以使用它来将 abyte[]转换为 a long[]：
bool CompareWithUnsafeLibrary(byte[] a1, byte[] a2)
{
if (a1.Length != a2.Length) return false;
var longSize = (int)Math.Floor(a1.Length / 8.0);
var long1 = Unsafe.As<long[]>(a1);
var long2 = Unsafe.As<long[]>(a2);
for (var i = 0; i < longSize; i++)
{
if (long1[i] != long2[i]) return false;
}
for (var i = longSize * 8; i < a1.Length; i++)
{
if (a1[i] != a2[i]) return false;
}
return true;
}
请注意，它long1.Length仍然会返回原始数组的长度，因为它存储在数组内存结构中的一个字段中。
此方法不如此处演示的其他方法快，但比简单方法快很多，不使用不安全代码或 P/Invoke 或 pinning，并且实现非常简单 (IMO)。以下是我机器上的一些BenchmarkDotNet结果：
BenchmarkDotNet=v0.10.3.0, OS=Microsoft Windows NT 6.2.9200.0
Processor=Intel(R) Core(TM) i7-4870HQ CPU 2.50GHz, ProcessorCount=8
Frequency=2435775 Hz, Resolution=410.5470 ns, Timer=TSC
[Host] : Clr 4.0.30319.42000, 64bit RyuJIT-v4.6.1637.0
DefaultJob : Clr 4.0.30319.42000, 64bit RyuJIT-v4.6.1637.0
Method | Mean | StdDev |
----------------------- |-------------- |---------- |
UnsafeLibrary | 125.8229 ns | 0.3588 ns |
UnsafeCompare | 89.9036 ns | 0.8243 ns |
JSharpEquals | 1,432.1717 ns | 1.3161 ns |
EqualBytesLongUnrolled | 43.7863 ns | 0.8923 ns |
NewMemCmp | 65.4108 ns | 0.2202 ns |
ArraysEqual | 910.8372 ns | 2.6082 ns |
PInvokeMemcmp | 52.7201 ns | 0.1105 ns |
我还为所有测试创建了一个要点。
using System.Linq; //SequenceEqual
byte[] ByteArray1 = null;
byte[] ByteArray2 = null;
ByteArray1 = MyFunct1();
ByteArray2 = MyFunct2();
if (ByteArray1.SequenceEqual<byte>(ByteArray2) == true)
{
MessageBox.Show("Match");
}
else
{
MessageBox.Show("Don't match");
}
我开发了一种在我的 PC 上轻微节拍（plinth 的memcmp()回答）和非常轻微节拍EqualBytesLongUnrolled()（Arek Bulski 的回答）的方法。基本上，它将循环展开 4 而不是 8。
2019 年 3 月 30 日更新：
从 .NET core 3.0 开始，我们支持 SIMD！
此解决方案在我的 PC 上速度最快：
#if NETCOREAPP3_0
using System.Runtime.Intrinsics.X86;
#endif
…
public static unsafe bool Compare(byte[] arr0, byte[] arr1)
{
if (arr0 == arr1)
{
return true;
}
if (arr0 == null || arr1 == null)
{
return false;
}
if (arr0.Length != arr1.Length)
{
return false;
}
if (arr0.Length == 0)
{
return true;
}
fixed (byte* b0 = arr0, b1 = arr1)
{
#if NETCOREAPP3_0
if (Avx2.IsSupported)
{
return Compare256(b0, b1, arr0.Length);
}
else if (Sse2.IsSupported)
{
return Compare128(b0, b1, arr0.Length);
}
else
#endif
{
return Compare64(b0, b1, arr0.Length);
}
}
}
#if NETCOREAPP3_0
public static unsafe bool Compare256(byte* b0, byte* b1, int length)
{
byte* lastAddr = b0 + length;
byte* lastAddrMinus128 = lastAddr - 128;
const int mask = -1;
while (b0 < lastAddrMinus128) // unroll the loop so that we are comparing 128 bytes at a time.
{
if (Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(b0), Avx.LoadVector256(b1))) != mask)
{
return false;
}
if (Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(b0 + 32), Avx.LoadVector256(b1 + 32))) != mask)
{
return false;
}
if (Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(b0 + 64), Avx.LoadVector256(b1 + 64))) != mask)
{
return false;
}
if (Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(b0 + 96), Avx.LoadVector256(b1 + 96))) != mask)
{
return false;
}
b0 += 128;
b1 += 128;
}
while (b0 < lastAddr)
{
if (*b0 != *b1) return false;
b0++;
b1++;
}
return true;
}
public static unsafe bool Compare128(byte* b0, byte* b1, int length)
{
byte* lastAddr = b0 + length;
byte* lastAddrMinus64 = lastAddr - 64;
const int mask = 0xFFFF;
while (b0 < lastAddrMinus64) // unroll the loop so that we are comparing 64 bytes at a time.
{
if (Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(b0), Sse2.LoadVector128(b1))) != mask)
{
return false;
}
if (Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(b0 + 16), Sse2.LoadVector128(b1 + 16))) != mask)
{
return false;
}
if (Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(b0 + 32), Sse2.LoadVector128(b1 + 32))) != mask)
{
return false;
}
if (Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(b0 + 48), Sse2.LoadVector128(b1 + 48))) != mask)
{
return false;
}
b0 += 64;
b1 += 64;
}
while (b0 < lastAddr)
{
if (*b0 != *b1) return false;
b0++;
b1++;
}
return true;
}
#endif
public static unsafe bool Compare64(byte* b0, byte* b1, int length)
{
byte* lastAddr = b0 + length;
byte* lastAddrMinus32 = lastAddr - 32;
while (b0 < lastAddrMinus32) // unroll the loop so that we are comparing 32 bytes at a time.
{
if (*(ulong*)b0 != *(ulong*)b1) return false;
if (*(ulong*)(b0 + 8) != *(ulong*)(b1 + 8)) return false;
if (*(ulong*)(b0 + 16) != *(ulong*)(b1 + 16)) return false;
if (*(ulong*)(b0 + 24) != *(ulong*)(b1 + 24)) return false;
b0 += 32;
b1 += 32;
}
while (b0 < lastAddr)
{
if (*b0 != *b1) return false;
b0++;
b1++;
}
return true;
}
我会使用不安全的代码并运行for循环比较 Int32 指针。
也许您还应该考虑检查数组是否为非空。
如果您查看 .NET 如何处理 string.Equals，您会发现它使用了一个名为 EqualsHelper 的私有方法，该方法具有“不安全”的指针实现。.NET Reflector是您了解内部工作方式的朋友。
这可以用作字节数组比较的模板，我在博客文章Fast byte array comparison in C#中做了一个实现。我还做了一些基本的基准测试，看看什么时候安全的实现比不安全的更快。
也就是说，除非您真的需要出色的性能，否则我会进行简单的 fr 循环比较。
对于那些关心订单的人（即希望你memcmp返回一个int应该的而不是什么），.NET Core 3.0（可能是 .NET Standard 2.1 aka .NET 5.0）将包含一个Span.SequenceCompareTo(...)扩展方法（加上一个Span.SequenceEqualTo），它可以用于比较两个ReadOnlySpan<T>实例 ( where T: IComparable<T>)。
在最初的 GitHub 提案中，讨论包括与跳转表计算的方法比较、读取byte[]as long[]、SIMD 使用和 p/invoke 到 CLR 实现的memcmp.
展望未来，这应该是您比较字节数组或字节范围的首选方法（应该使用Span<byte>而不是byte[]用于您的 .NET Standard 2.1 API），并且它足够快，您不必再关心优化它（并且不，尽管名称相似，但它的表现并不像可怕的那样糟糕Enumerable.SequenceEqual）。
#if NETCOREAPP3_0_OR_GREATER
// Using the platform-native Span<T>.SequenceEqual<T>(..)
public static int Compare(byte[] range1, int offset1, byte[] range2, int offset2, int count)
{
var span1 = range1.AsSpan(offset1, count);
var span2 = range2.AsSpan(offset2, count);
return span1.SequenceCompareTo(span2);
// or, if you don't care about ordering
// return span1.SequenceEqual(span2);
}
#else
// The most basic implementation, in platform-agnostic, safe C#
public static bool Compare(byte[] range1, int offset1, byte[] range2, int offset2, int count)
{
// Working backwards lets the compiler optimize away bound checking after the first loop
for (int i = count - 1; i >= 0; --i)
{
if (range1[offset1 + i] != range2[offset2 + i])
{
return false;
}
}
return true;
}
#endif
我使用未附加调试器的附加程序 .net 4.7 版本进行了一些测量。我认为人们一直在使用错误的指标，因为如果您在这里关心速度，那么您所关心的就是确定两个字节数组是否相等需要多长时间。即以字节为单位的吞吐量。
StructuralComparison : 4.6 MiB/s
for : 274.5 MiB/s
ToUInt32 : 263.6 MiB/s
ToUInt64 : 474.9 MiB/s
memcmp : 8500.8 MiB/s
如您所见，没有比memcmp这更好的方法了，而且速度要快几个数量级。一个简单for的循环是第二好的选择。我仍然无法理解为什么微软不能简单地包含一个Buffer.Compare方法。
[程序.cs]：
using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Diagnostics;
using System.Linq;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace memcmp
{
class Program
{
static byte[] TestVector(int size)
{
var data = new byte[size];
using (var rng = new System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider())
{
rng.GetBytes(data);
}
return data;
}
static TimeSpan Measure(string testCase, TimeSpan offset, Action action, bool ignore = false)
{
var t = Stopwatch.StartNew();
var n = 0L;
while (t.Elapsed < TimeSpan.FromSeconds(10))
{
action();
n++;
}
var elapsed = t.Elapsed - offset;
if (!ignore)
{
Console.WriteLine($"{testCase,-16} : {n / elapsed.TotalSeconds,16:0.0} MiB/s");
}
return elapsed;
}
[DllImport("msvcrt.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
static extern int memcmp(byte[] b1, byte[] b2, long count);
static void Main(string[] args)
{
// how quickly can we establish if two sequences of bytes are equal?
// note that we are testing the speed of different comparsion methods
var a = TestVector(1024 * 1024); // 1 MiB
var b = (byte[])a.Clone();
// was meant to offset the overhead of everything but copying but my attempt was a horrible mistake... should have reacted sooner due to the initially ridiculous throughput values...
// Measure("offset", new TimeSpan(), () => { return; }, ignore: true);
var offset = TimeZone.Zero
Measure("StructuralComparison", offset, () =>
{
StructuralComparisons.StructuralEqualityComparer.Equals(a, b);
});
Measure("for", offset, () =>
{
for (int i = 0; i < a.Length; i++)
{
if (a[i] != b[i]) break;
}
});
Measure("ToUInt32", offset, () =>
{
for (int i = 0; i < a.Length; i += 4)
{
if (BitConverter.ToUInt32(a, i) != BitConverter.ToUInt32(b, i)) break;
}
});
Measure("ToUInt64", offset, () =>
{
for (int i = 0; i < a.Length; i += 8)
{
if (BitConverter.ToUInt64(a, i) != BitConverter.ToUInt64(b, i)) break;
}
});
Measure("memcmp", offset, () =>
{
memcmp(a, b, a.Length);
});
}
}
}
找不到我完全满意的解决方案（合理的性能，但没有不安全的代码/pinvoke）所以我想出了这个，没有什么真正的原创，但有效：
/// <summary>
///
/// </summary>
/// <param name="array1"></param>
/// <param name="array2"></param>
/// <param name="bytesToCompare"> 0 means compare entire arrays</param>
/// <returns></returns>
public static bool ArraysEqual(byte[] array1, byte[] array2, int bytesToCompare = 0)
{
if (array1.Length != array2.Length) return false;
var length = (bytesToCompare == 0) ? array1.Length : bytesToCompare;
var tailIdx = length - length % sizeof(Int64);
//check in 8 byte chunks
for (var i = 0; i < tailIdx; i += sizeof(Int64))
{
if (BitConverter.ToInt64(array1, i) != BitConverter.ToInt64(array2, i)) return false;
}
//check the remainder of the array, always shorter than 8 bytes
for (var i = tailIdx; i < length; i++)
{
if (array1[i] != array2[i]) return false;
}
return true;
}
与此页面上的其他一些解决方案相比的性能：
简单循环：19837 滴答，1.00
*BitConverter：4886 滴答，4.06
UnsafeCompare：1636 滴答，12.12
EqualBytesLongUnrolled：637 滴答，31.09
P/Invoke memcmp：369 滴答，53.67
在 linqpad 中测试，1000000 字节相同的数组（最坏的情况），每个 500 次迭代。
似乎EqualBytesLongUnrolled是上述建议中最好的。
跳过的方法（Enumerable.SequenceEqual、StructuralComparisons.StructuralEqualityComparer.Equals）不是慢的。在 265MB 阵列上，我测量了这个：
Host Process Environment Information:
BenchmarkDotNet.Core=v0.9.9.0
OS=Microsoft Windows NT 6.2.9200.0
Processor=Intel(R) Core(TM) i7-3770 CPU 3.40GHz, ProcessorCount=8
Frequency=3323582 ticks, Resolution=300.8802 ns, Timer=TSC
CLR=MS.NET 4.0.30319.42000, Arch=64-bit RELEASE [RyuJIT]
GC=Concurrent Workstation
JitModules=clrjit-v4.6.1590.0
Type=CompareMemoriesBenchmarks Mode=Throughput
Method | Median | StdDev | Scaled | Scaled-SD |
----------------------- |------------ |---------- |------- |---------- |
NewMemCopy | 30.0443 ms | 1.1880 ms | 1.00 | 0.00 |
EqualBytesLongUnrolled | 29.9917 ms | 0.7480 ms | 0.99 | 0.04 |
msvcrt_memcmp | 30.0930 ms | 0.2964 ms | 1.00 | 0.03 |
UnsafeCompare | 31.0520 ms | 0.7072 ms | 1.03 | 0.04 |
ByteArrayCompare | 212.9980 ms | 2.0776 ms | 7.06 | 0.25 |
OS=Windows
Processor=?, ProcessorCount=8
Frequency=3323582 ticks, Resolution=300.8802 ns, Timer=TSC
CLR=CORE, Arch=64-bit ? [RyuJIT]
GC=Concurrent Workstation
dotnet cli version: 1.0.0-preview2-003131
Type=CompareMemoriesBenchmarks Mode=Throughput
Method | Median | StdDev | Scaled | Scaled-SD |
----------------------- |------------ |---------- |------- |---------- |
NewMemCopy | 30.1789 ms | 0.0437 ms | 1.00 | 0.00 |
EqualBytesLongUnrolled | 30.1985 ms | 0.1782 ms | 1.00 | 0.01 |
msvcrt_memcmp | 30.1084 ms | 0.0660 ms | 1.00 | 0.00 |
UnsafeCompare | 31.1845 ms | 0.4051 ms | 1.03 | 0.01 |
ByteArrayCompare | 212.0213 ms | 0.1694 ms | 7.03 | 0.01 |
为了比较短字节数组，以下是一个有趣的技巧：
if(myByteArray1.Length != myByteArray2.Length) return false;
if(myByteArray1.Length == 8)
return BitConverter.ToInt64(myByteArray1, 0) == BitConverter.ToInt64(myByteArray2, 0);
else if(myByteArray.Length == 4)
return BitConverter.ToInt32(myByteArray2, 0) == BitConverter.ToInt32(myByteArray2, 0);
那么我可能会陷入问题中列出的解决方案。
对此代码进行性能分析会很有趣。
我在这里没有看到很多 linq 解决方案。
我不确定性能影响，但是我通常坚持linq作为经验法则，然后在必要时进行优化。
public bool CompareTwoArrays(byte[] array1, byte[] array2)
{
return !array1.Where((t, i) => t != array2[i]).Any();
}
请注意，这仅在它们是相同大小的数组时才有效。扩展可能看起来像这样
public bool CompareTwoArrays(byte[] array1, byte[] array2)
{
if (array1.Length != array2.Length) return false;
return !array1.Where((t, i) => t != array2[i]).Any();
}
我想到了许多显卡内置的块传输加速方法。但是你必须逐字节复制所有数据，所以如果你不想在非托管和硬件相关的代码中实现整个逻辑部分，这对你没有多大帮助......
与上面显示的方法类似的另一种优化方法是从一开始就将尽可能多的数据存储在 long[] 而不是 byte[] 中，例如，如果您从二进制文件中顺序读取它，或者，如果您使用内存映射文件，则将数据读入 long[] 或单个 long 值。然后，您的比较循环只需要对包含相同数据量的 byte[] 进行的迭代次数的 1/8。这是您需要比较的时间和频率与需要以逐字节方式访问数据的时间和频率的问题，例如，在 API 调用中将其用作期望的方法中的参数一个字节[]。最后，您只能判断您是否真的了解用例...
我选择了一个受 ArekBulski 发布的 EqualBytesLongUnrolled 方法启发的解决方案，并进行了额外的优化。在我的例子中，数组中的数组差异往往靠近数组的尾部。在测试中，我发现在大型数组的情况下，能够以相反的顺序比较数组元素使该解决方案比基于 memcmp 的解决方案具有巨大的性能提升。这是解决方案：
public enum CompareDirection { Forward, Backward }
private static unsafe bool UnsafeEquals(byte[] a, byte[] b, CompareDirection direction = CompareDirection.Forward)
{
// returns when a and b are same array or both null
if (a == b) return true;
// if either is null or different lengths, can't be equal
if (a == null || b == null || a.Length != b.Length)
return false;
const int UNROLLED = 16; // count of longs 'unrolled' in optimization
int size = sizeof(long) * UNROLLED; // 128 bytes (min size for 'unrolled' optimization)
int len = a.Length;
int n = len / size; // count of full 128 byte segments
int r = len % size; // count of remaining 'unoptimized' bytes
// pin the arrays and access them via pointers
fixed (byte* pb_a = a, pb_b = b)
{
if (r > 0 && direction == CompareDirection.Backward)
{
byte* pa = pb_a + len - 1;
byte* pb = pb_b + len - 1;
byte* phead = pb_a + len - r;
while(pa >= phead)
{
if (*pa != *pb) return false;
pa--;
pb--;
}
}
if (n > 0)
{
int nOffset = n * size;
if (direction == CompareDirection.Forward)
{
long* pa = (long*)pb_a;
long* pb = (long*)pb_b;
long* ptail = (long*)(pb_a + nOffset);
while (pa < ptail)
{
if (*(pa + 0) != *(pb + 0) || *(pa + 1) != *(pb + 1) ||
*(pa + 2) != *(pb + 2) || *(pa + 3) != *(pb + 3) ||
*(pa + 4) != *(pb + 4) || *(pa + 5) != *(pb + 5) ||
*(pa + 6) != *(pb + 6) || *(pa + 7) != *(pb + 7) ||
*(pa + 8) != *(pb + 8) || *(pa + 9) != *(pb + 9) ||
*(pa + 10) != *(pb + 10) || *(pa + 11) != *(pb + 11) ||
*(pa + 12) != *(pb + 12) || *(pa + 13) != *(pb + 13) ||
*(pa + 14) != *(pb + 14) || *(pa + 15) != *(pb + 15)
)
{
return false;
}
pa += UNROLLED;
pb += UNROLLED;
}
}
else
{
long* pa = (long*)(pb_a + nOffset);
long* pb = (long*)(pb_b + nOffset);
long* phead = (long*)pb_a;
while (phead < pa)
{
if (*(pa - 1) != *(pb - 1) || *(pa - 2) != *(pb - 2) ||
*(pa - 3) != *(pb - 3) || *(pa - 4) != *(pb - 4) ||
*(pa - 5) != *(pb - 5) || *(pa - 6) != *(pb - 6) ||
*(pa - 7) != *(pb - 7) || *(pa - 8) != *(pb - 8) ||
*(pa - 9) != *(pb - 9) || *(pa - 10) != *(pb - 10) ||
*(pa - 11) != *(pb - 11) || *(pa - 12) != *(pb - 12) ||
*(pa - 13) != *(pb - 13) || *(pa - 14) != *(pb - 14) ||
*(pa - 15) != *(pb - 15) || *(pa - 16) != *(pb - 16)
)
{
return false;
}
pa -= UNROLLED;
pb -= UNROLLED;
}
}
}
if (r > 0 && direction == CompareDirection.Forward)
{
byte* pa = pb_a + len - r;
byte* pb = pb_b + len - r;
byte* ptail = pb_a + len;
while(pa < ptail)
{
if (*pa != *pb) return false;
pa++;
pb++;
}
}
}
return true;
}
抱歉，如果您正在寻找一种托管方式，那么您已经在正确地执行此操作，并且据我所知，BCL 中没有内置方法可以执行此操作。
您应该添加一些初始空检查，然后就像在 BCL 中一样重用它。
这几乎可以肯定比这里给出的任何其他版本都要慢得多，但写起来很有趣。
static bool ByteArrayEquals(byte[] a1, byte[] a2)
{
return a1.Zip(a2, (l, r) => l == r).All(x => x);
}
这与其他类似，但这里的区别在于，没有下降到我可以一次检查的下一个最高字节数，例如，如果我有 63 个字节（在我的 SIMD 示例中），我可以检查第一个字节的相等性32 字节，然后是最后 32 字节，这比检查 32 字节、16 字节、8 字节等要快。您输入的第一个检查是您需要比较所有字节的唯一检查。
这在我的测试中确实名列前茅，但只是一根头发。
以下代码正是我在 airbreather/ArrayComparePerf.cs 中测试它的方式。
public unsafe bool SIMDNoFallThrough() #requires System.Runtime.Intrinsics.X86
{
if (a1 == null || a2 == null)
return false;
int length0 = a1.Length;
if (length0 != a2.Length) return false;
fixed (byte* b00 = a1, b01 = a2)
{
byte* b0 = b00, b1 = b01, last0 = b0 + length0, last1 = b1 + length0, last32 = last0 - 31;
if (length0 > 31)
{
while (b0 < last32)
{
if (Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(b0), Avx.LoadVector256(b1))) != -1)
return false;
b0 += 32;
b1 += 32;
}
return Avx2.MoveMask(Avx2.CompareEqual(Avx.LoadVector256(last0 - 32), Avx.LoadVector256(last1 - 32))) == -1;
}
if (length0 > 15)
{
if (Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(b0), Sse2.LoadVector128(b1))) != 65535)
return false;
return Sse2.MoveMask(Sse2.CompareEqual(Sse2.LoadVector128(last0 - 16), Sse2.LoadVector128(last1 - 16))) == 65535;
}
if (length0 > 7)
{
if (*(ulong*)b0 != *(ulong*)b1)
return false;
return *(ulong*)(last0 - 8) == *(ulong*)(last1 - 8);
}
if (length0 > 3)
{
if (*(uint*)b0 != *(uint*)b1)
return false;
return *(uint*)(last0 - 4) == *(uint*)(last1 - 4);
}
if (length0 > 1)
{
if (*(ushort*)b0 != *(ushort*)b1)
return false;
return *(ushort*)(last0 - 2) == *(ushort*)(last1 - 2);
}
return *b0 == *b1;
}
}
如果不首选 SIMD，则将相同的方法应用于现有的 LongPointers 算法：
public unsafe bool LongPointersNoFallThrough()
{
if (a1 == null || a2 == null || a1.Length != a2.Length)
return false;
fixed (byte* p1 = a1, p2 = a2)
{
byte* x1 = p1, x2 = p2;
int l = a1.Length;
if ((l & 8) != 0)
{
for (int i = 0; i < l / 8; i++, x1 += 8, x2 += 8)
if (*(long*)x1 != *(long*)x2) return false;
return *(long*)(x1 + (l - 8)) == *(long*)(x2 + (l - 8));
}
if ((l & 4) != 0)
{
if (*(int*)x1 != *(int*)x2) return false; x1 += 4; x2 += 4;
return *(int*)(x1 + (l - 4)) == *(int*)(x2 + (l - 4));
}
if ((l & 2) != 0)
{
if (*(short*)x1 != *(short*)x2) return false; x1 += 2; x2 += 2;
return *(short*)(x1 + (l - 2)) == *(short*)(x2 + (l - 2));
}
return *x1 == *x2;
}
}
用于SequenceEquals此进行比较。
如果您正在寻找一个非常快速的字节数组相等比较器，我建议您看看这篇 STSdb 实验室文章：字节数组相等比较器。它具有一些最快的 byte[] 数组相等比较实现，这些实现被展示、性能测试和总结。
您还可以专注于这些实现：
BigEndianByteArrayComparer - 从左到右的快速字节 [] 数组比较器 (BigEndian) BigEndianByteArrayEqualityComparer - 从左到右的快速字节 [] 相等比较器 (BigEndian) LittleEndianByteArrayComparer - 从右到左的快速字节 [] 数组比较器 (LittleEndian) LittleEndianByteArrayEqualityComparer - 快速字节[] 从右到左的相等比较器 (LittleEndian)
简短的回答是这样的：
public bool Compare(byte[] b1, byte[] b2)
{
return Encoding.ASCII.GetString(b1) == Encoding.ASCII.GetString(b2);
}
通过这种方式，您可以使用优化的 .NET 字符串比较来进行字节数组比较，而无需编写不安全的代码。这是在后台完成的方式：
private unsafe static bool EqualsHelper(String strA, String strB)
{
Contract.Requires(strA != null);
Contract.Requires(strB != null);
Contract.Requires(strA.Length == strB.Length);
int length = strA.Length;
fixed (char* ap = &strA.m_firstChar) fixed (char* bp = &strB.m_firstChar)
{
char* a = ap;
char* b = bp;
// Unroll the loop
#if AMD64
// For the AMD64 bit platform we unroll by 12 and
// check three qwords at a time. This is less code
// than the 32 bit case and is shorter
// pathlength.
while (length >= 12)
{
if (*(long*)a != *(long*)b) return false;
if (*(long*)(a+4) != *(long*)(b+4)) return false;
if (*(long*)(a+8) != *(long*)(b+8)) return false;
a += 12; b += 12; length -= 12;
}
#else
while (length >= 10)
{
if (*(int*)a != *(int*)b) return false;
if (*(int*)(a+2) != *(int*)(b+2)) return false;
if (*(int*)(a+4) != *(int*)(b+4)) return false;
if (*(int*)(a+6) != *(int*)(b+6)) return false;
if (*(int*)(a+8) != *(int*)(b+8)) return false;
a += 10; b += 10; length -= 10;
}
#endif
// This depends on the fact that the String objects are
// always zero terminated and that the terminating zero is not included
// in the length. For odd string sizes, the last compare will include
// the zero terminator.
while (length > 0)
{
if (*(int*)a != *(int*)b) break;
a += 2; b += 2; length -= 2;
}
return (length <= 0);
}
}
由于上述许多花哨的解决方案不适用于 UWP，并且因为我喜欢 Linq 和函数式方法，所以我向您展示了我的版本来解决这个问题。为了避免出现第一个差异时的比较，我选择了 .FirstOrDefault()
public static bool CompareByteArrays(byte[] ba0, byte[] ba1) =>
!(ba0.Length != ba1.Length || Enumerable.Range(1,ba0.Length)
.FirstOrDefault(n => ba0[n] != ba1[n]) > 0);