for VS. foreach 那个性能更高，为什么，怎么选择

for和foreach 的效率问题是个老问题了，从网上看到的是众说纷纭，有说for效率高的也有说foreach效率高的，还有说测试方法有问题的；鉴于此，我就自己做了个试验证明一下，然后探究一下可能的原因。

 

先看测试结果：

我的测试结果是for的效率要比foreach高出一截来。

 

再看测试代码（如果大家觉得我的测试有问题，请提出来呀）：

 

forVSforeach
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.Diagnostics;

namespace ForVSForEach
{
    class Program
    {
        const int ARRAY_LENGTH = 9000000;

        static void Main(string[] args)
        {
           ForVSForEach(8);

           ForVSForEach(new Person());

           Console.Read();
        }


        static void ForVSForEach<T>(T type) where T:new()
        {
            T[] array = new T[ARRAY_LENGTH];
            for (int i = 0; i < array.Length; i++)
            {
                array[i] = new T();
            }

            Stopwatch watch = new System.Diagnostics.Stopwatch();
            T tempFor = default(T);
            watch.Start();
            for (int i = 0; i < array.Length; i++)
            {
                tempFor = array[i];
            }
            watch.Stop();

            long forTicks = watch.ElapsedTicks;

            T tempForeach = default(T);
            watch.Reset();
            watch.Start();
            foreach (T i in array)
            {
                tempForeach = i;
            }
            watch.Stop();
            long forEachTicks = watch.ElapsedTicks;

            //Console.WriteLine(tempFor);
            Console.WriteLine("使用的类型：{0},循环次数：{1}",typeof(T),ARRAY_LENGTH);

            Console.WriteLine("for use time {0}", forTicks);

            Console.WriteLine("foreach use time {0}", forEachTicks);


        }

    }

    class Person
    {
        public Person() { }

        private int _id;

        public int ID
        {
            get { return _id; }
            set { _id = value; }
        }

        private string  _name;

        public string  Name
        {
            get { return _name; }
            set { _name = value; }
        }

    }
}

 

原因分析：

为了使一个类实例可以被foreach 需要继承 IEnumerable 接口，而此接口只有一个方法，返回一个IEnumerator的接口实例，这就说明foreach是通过操纵IEnumerator的方法来实现的。我们再看IEnumerator的两个方法和一个属性：

属性：object Current {get;}

方法：bool MoveNext()

         void Reset()

我们可以推断一下foreach的实现,下面是伪代码：（下面的假设是错误的）

IEnumerator enumerator = IEnumerableInstance. GetEnumerator();
Object foreachObj = null;
enumerator.Reset(); //有可能会在此处执行一下Reset以保证从集合的第一个元素开始foreach。

foreachStart :
if (enumerator.MoveNext())
{
         foreachObj = enumerator.Current;
         {

                   //this area is the foreach block
}
goto foreachStart;
}
foreachEnd:

 

 

让我们再分析一下for(int i=0;i<array.length;i++)的可能执行过程：

int i = 0;
forStart:
if(i<array.length)
{
         {
                   //this area is the for block
         }
goto forStart;
}
forEnd:

 

很显然for的执行过程中少了几个方法的执行，而且要少一些额外的步骤，这是不是for效率比foreach稍高一筹的原因呢？由于以上推断纯属个人推断，所以还不敢下结论，请大家帮忙找一下理论根据。

 

最后：

虽然说for比foreach效率稍微高一点，但是foreach的更优雅一点，另外for除了效率之外也有一个优点就是我们可以在执行for的过程中更新，删除集合的元素值，而在foreach中这是不允许的。

 

如果既可以使用for也可以使用foreach的时候，我们可以使用foreach使代码优雅一点，除非这段代码需要特别注意性能。

 

请大家注意：

以上的结论和推断都是错误的，上面的那个dos窗口图片中的执行结果，是在调试模式下面的执行结果，调试模式下没有性能优化，和实际结果相差很远，实际的编译成release版本的执行结果如下：

大家可以看到经过优化之后，是foreach的性能更高一点。

 

理论根据IL编译代码（来自一位老外的blog http://blogs.msdn.com/kevin_ransom/archive/2004/04/19/116072.aspx ）：

static void One()     {         int[] a = new int[10000];         foreach(int i in a)             Console.WriteLine(i);     }	static void Two()     {         int[] a = new int[10000];         for(int j=0; j<a.Length; j++)        {             int i = a[j];             Console.WriteLine(i);         }     }
.method private hidebysig static void One() cil managed { // Code size 38 (0x26) .maxstack 2 .locals init (int32[] V_0, int32 V_1, int32[] V_2, int32 V_3)	.method private hidebysig static void Two() cil managed { // Code size 36 (0x24) .maxstack 2 .locals init (int32[] V_0, int32 V_1, int32 V_2)
IL_0000: ldc.i4 0x2710 IL_0005: newarr [mscorlib]System.Int32 IL_000a: stloc.0 IL_000b: ldloc.0 IL_000c: stloc.2 IL_000d: ldc.i4.0 IL_000e: stloc.3 IL_000f: br.s IL_001f	IL_0000: ldc.i4 0x2710 IL_0005: newarr [mscorlib]System.Int32 IL_000a: stloc.0 IL_000b: ldc.i4.0 IL_000c: stloc.1 IL_000d: br.s IL_001d
IL_0011: ldloc.2 IL_0012: ldloc.3 IL_0013: ldelem.i4 IL_0014: stloc.1 IL_0015: ldloc.1 IL_0016: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32) IL_001b: ldloc.3 IL_001c: ldc.i4.1 IL_001d: add IL_001e: stloc.3 IL_001f: ldloc.3 IL_0020: ldloc.2 IL_0021: ldlen IL_0022: conv.i4 IL_0023: blt.s IL_0011	IL_000f: ldloc.0 IL_0010: ldloc.1 IL_0011: ldelem.i4 IL_0012: stloc.2 IL_0013: ldloc.2 IL_0014: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(int32) IL_0019: ldloc.1 IL_001a: ldc.i4.1 IL_001b: add IL_001c: stloc.1 IL_001d: ldloc.1 IL_001e: ldloc.0 IL_001f: ldlen IL_0020: conv.i4 IL_0021: blt.s IL_000f
IL_0025: ret } // end of method MyClass::One	IL_0023: ret } // end of method MyClass::Two

上面的表格是for和foreach编译出来的IL代码，蓝色部分是循环的部分，执行步骤完全相同，所以理论上应该for和foreach的性能应该是一样的。

大家可以参考下面的三篇文章：
http://blogs.msdn.com/kevin_ransom/archive/2004/04/19/116072.aspx

http://blogs.msdn.com/brada/archive/2004/04/29/123105.aspx

http://www.cnblogs.com/WuCountry/archive/2007/02/27/658710.html