list - 为什么 F# 列表范围比 for 循环慢这么多？

Question

我很惊讶 List 范围在下面的例子中慢了多少。在我的机器上，for 循环快了 8 倍左右。

是否首先创建了 10,000,000 个元素的实际列表？如果是这样，是否有原因(除了尚未完成)为什么编译器无法对其进行优化？

open System
open System.Diagnostics

let timeFunction f v =
    let sw = Stopwatch.StartNew()
    let result = f v
    sw.ElapsedMilliseconds

let length = 10000000

let doSomething n =
    (float n) ** 0.1 |> ignore

let listIter n =
    [1..length] |> List.iter (fun x -> doSomething (x+n))

let forLoop n = 
    for x = 1 to length do
        doSomething (x+n)

printf "listIter   : %d\n" (timeFunction listIter 1)  // c50
GC.Collect()
printf "forLoop    : %d\n" (timeFunction forLoop 1)  // c1000
GC.Collect()

Answer 1

使用 ILSpy，listIter看起来像这样:

public static void listIter(int n)
{
    ListModule.Iterate<int>(
        new listIter@17(n), 
        SeqModule.ToList<int>(
            Operators.CreateSequence<int>(
                Operators.OperatorIntrinsics.RangeInt32(1, 1, 10000000)
            )
        )
    );
}

以下是涉及的基本步骤:

RangeInt32创建一个 IEnumerable (莫名其妙地被 CreateSequence 包裹了)

SeqModule.ToList从该序列构建一个列表

listIter@17的一个实例(你的 lambda)是新的

ListModule.Iterate遍历列表，为每个元素调用 lambda

对比 forLoop ，这看起来与您所写的没有太大区别:

public static void forLoop(int n)
{
    for (int x = 1; x < 10000001; x++)
    {
        int num = x + n;
        double num2 = Math.Pow((double)num, 0.1);
    }
}

...否 IEnumerable 、lambda(自动内联)或列表创建。正在完成的工作量可能存在显着差异。

编辑

出于好奇，这里是 list 的 FSI 时间安排, seq , 和 for循环版本:

listIter - Real: 00:00:03.889, CPU: 00:00:04.680, GC gen0: 57, gen1: 51, gen2: 6  
seqIter  - Real: 00:00:01.340, CPU: 00:00:01.341, GC gen0:  0, gen1:  0, gen2: 0  
forLoop  - Real: 00:00:00.565, CPU: 00:00:00.561, GC gen0:  0, gen1:  0, gen2: 0

and the seq version for reference:

let seqIter n =
    {1..length} |> Seq.iter (fun x -> doSomething (x+n))