为什么 Enum.concat 在连接列表时比 ++ 慢得多？

Question

我尝试使用 Benchfella:

进行一些快速基准测试

defmodule ConcatListBench do
  use Benchfella

  @a1 Enum.to_list(1..10_000)
  @a2 Enum.to_list(10_000..20_0000)

  bench "++" do
    @a1 ++ @a2
  end

  bench "Enum.concat" do
    Enum.concat(@a1, @a2)
  end
end

运行宁它时：

$ elixir -v
Erlang/OTP 19 [erts-8.0.2] [source] [64-bit] [smp:4:4] [async-threads:10] [hipe] [kernel-poll:false] [dtrace]
Elixir 1.4.0-dev (762e7de)

$ mix bench
Settings:
  duration:      1.0 s

## ConcatListBench
[10:01:09] 1/2: ++
[10:01:20] 2/2: Enum.concat

Finished in 14.03 seconds

## ConcatListBench
benchmark na iterations   average time
++           1000000000   0.01 µs/op
Enum.concat       50000   45.03 µs/op

问题是，如果 it uses ++ 运算符在列表内部，Enum.concat 怎么会变慢（超过 4k 倍）？

我知道 Enum.concat 中的保护子句和模式匹配需要一些时间，但基准测试显示有很大差异，不是吗？

更新： 发生这种情况是由于 Constant Folding，使用 ++ 的串联在编译时进行了优化，并且需要即时时间运行。所以基准不太现实。

Answer 1

简答：Constant Folding.

更长的答案：当 Elixir 被编译成 beam 文件时，Elixir 中的模块属性被替换为它们的文字值。例如下面的代码：

defmodule ConcatListBench do
  @a1 Enum.to_list(1..10)
  @a2 Enum.to_list(10..20)

  def plusplus, do: @a1 ++ @a2

  def concat, do: Enum.concat(@a1, @a2)
end

编译为：

-module('Elixir.ConcatListBench').
... 
concat() ->
    'Elixir.Enum':concat([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10],
             [10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]).

plusplus() ->
    [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] ++
      [10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20].

Erlang 编译器的 sys_core_fold module, which does constant folding optimization, evaluates ++ operations as much as possible at compile time。由于在这种情况下，两个列表都是文字，因此可以完全消除函数调用并将其替换为结果列表。因此，在您的基准测试中，++ 函数只是返回一个已存在于 VM 中的列表。它和 1 + 2 一样快（它也常量折叠到 3）：

...
bench "1 + 2" do
  1 + 2
end
...

## ConcatListBench
benchmark na iterations   average time
1 + 2        1000000000   0.01 µs/op
++           1000000000   0.01 µs/op
Enum.concat       50000   37.89 µs/op

一个更现实的基准是对 Erlang 编译器不会折叠的 ++ 进行间接调用：

def plus_plus(a, b), do: a ++ b

bench "++" do
  plus_plus(@a1, @a2)
end

这些是 3 次运行的输出：

## ConcatListBench
benchmark na iterations   average time
Enum.concat       50000   37.44 µs/op
++                50000   41.65 µs/op

## ConcatListBench
benchmark na iterations   average time
++                50000   36.07 µs/op
Enum.concat       50000   38.58 µs/op

## ConcatListBench
benchmark na iterations   average time
Enum.concat       50000   39.34 µs/op
++                50000   40.74 µs/op

实际上，如果您的列表在编译时不是常量，那么这两种方法都一样快。我希望 Enum.concat 会稍微慢一点（尤其是对于小列表），因为它比 ++.

做更多的工作

为什么 Enum.concat 在连接列表时比 ++ 慢得多？

Why Enum.concat is much more slower than ++ while concatenating lists?

benchmarking

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