为什么.NET中的多维数组比普通数组慢？

Question

为什么.NET中的多维数组比普通数组慢？

我试图用一个 盘陀今天的多维数组，当我注意到它的性能并不像我预期的那样。使用单维数组和手动计算索引要比使用2D数组快得多（几乎两倍）。我使用1024*1024数组（初始化为随机值）编写了一个测试 ，进行了1000次迭代，我在我的机器上得到了以下结果：

sum(double[], int): 2738 ms (100%)sum(double[,]):     5019 ms (183%)sum(double[][]):    2540 ms ( 93%)

这是我的测试代码：

public static double sum(double[] d, int l1) {
    // assuming the array is rectangular
    double sum = 0;
    int l2 = d.Length / l1;
    for (int i = 0; i < l1; ++i)
        for (int j = 0; j < l2; ++j)
            sum += d[i * l2 + j];
    return sum;}public static double sum(double[,] d) {
    double sum = 0;
    int l1 = d.GetLength(0);
    int l2 = d.GetLength(1);
    for (int i = 0; i < l1; ++i)
        for (int j = 0; j < l2; ++j)
            sum += d[i, j];
    return sum;}public static double sum(double[][] d) {
    double sum = 0;
    for (int i = 0; i < d.Length; ++i)
        for (int j = 0; j < d[i].Length; ++j)
            sum += d[i][j];
    return sum;}public static void Main() {
    Random random = new Random();
    const int l1  = 1024, l2 = 1024;
    double[ ] d1  = new double[l1 * l2];
    double[,] d2  = new double[l1 , l2];
    double[][] d3 = new double[l1][];

    for (int i = 0; i < l1; ++i) {
        d3[i] = new double[l2];
        for (int j = 0; j < l2; ++j)
            d3[i][j] = d2[i, j] = d1[i * l2 + j] = random.NextDouble();
    }
    //
    const int iterations = 1000;
    TestTime(sum, d1, l1, iterations);
    TestTime(sum, d2, iterations);
    TestTime(sum, d3, iterations);}

进一步研究表明，第二种方法的IL比第一种方法大23％。（代码大小68比52）这主要是由于呼叫System.Array::GetLength(int)。编译器还发出呼吁Array::Get为盘陀多维数组，而它只需要ldelem简单的数组。

所以我想知道，为什么通过多维数组访问比普通数组更慢？我会假设编译器（或JIT）会做类似于我在第一种方法中所做的事情，但事实并非如此。

你能不能帮助我理解为什么会发生这种情况？

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