Максимальная производительность C#: Введение в микрооптимизации

[Benchmark]
[HardwareCounters(HardwareCounter.CacheMisses, HardwareCounter.BranchMispredictions)]
public void ProcessData()
{
    // Тестируемый код
}

public ReadOnlySpan<float> ProcessVector(ReadOnlySpan<float> data)
{
    var result = new float[data.Length];
    // С NativeAOT этот цикл может быть автоматически векторизован
    // с использованием наиболее эффективных инструкций для целевого CPU
    for (int i = 0; i < data.Length; i++)
    {
        result[i] = MathF.Sqrt(data[i]) * 2;
    }
    return result;
}

// Прямой доступ к AVX2-инструкциям через интринсики
if (Avx2.IsSupported)
{
    var vector1 = Vector256.Create(1.0f);
    var vector2 = Vector256.Create(2.0f);
    var result = Avx2.Add(vector1, vector2);
    // 8 операций за один такт процессора!
}

// Неоптимальный дизайн API
public byte[] ApplyFilter(byte[] imageData, int width, int height)
{
    // Обработка...
    return resultData;
}
 
// Производительно-дружественный дизайн
public void ApplyFilter(ReadOnlySpan<byte> imageData, Span<byte> resultData, 
                       int width, int height, FilterOptions options = default)
{
    // Обработка без лишних аллокаций...
}

// До оптимизации
public byte[] ProcessPayload(byte[] data)
{
    var tempBuffer = new byte[data.Length];
    // Обработка данных...
    return tempBuffer;
}
 
// После оптимизации
public void ProcessPayload(ReadOnlySpan<byte> data, Span<byte> result)
{
    // Обработка данных напрямую в предоставленном буфере...
}

// Неоптимальный с точки зрения микрооптимизаций API
public static int Sum(IEnumerable<int> items)
{
    int result = 0;
    foreach (var item in items)
    {
        result += item;
    }
    return result;
}
 
// API с учётом возможностей оптимизации
public static int Sum<T>(ReadOnlySpan<T> items) where T : INumber<T>
{
    T result = T.Zero;
    
    // Этот код может автоматически векторизоваться компилятором
    for (int i = 0; i < items.Length; i++)
    {
        result += items[i];
    }
    
    return result;
}

[Benchmark]
public void OriginalImplementation()
{
    // Тестируемый код
}
 
[Benchmark]
public void OptimizedImplementation()
{
    // Оптимизированная версия
}