c# - 多次元配列初期化子のパフォーマンスの低下

Question

うまく説明できない奇妙なパフォーマンス結果がいくつかあります。どうやらこの線は

d = new double[4, 4]{{1, 0, 0, 0},
                     {0, 1, 0, 0},
                     {0, 0, 1, 0},
                     {0, 0, 0, 1},};

これより4倍遅い

d = new double[4, 4];
d[0, 0] = 1; d[0, 1] = 0; d[0, 2] = 0; d[0, 3] = 0; 
d[1, 0] = 0; d[1, 1] = 1; d[1, 2] = 0; d[1, 3] = 0;
d[2, 0] = 0; d[2, 1] = 0; d[2, 2] = 1; d[2, 3] = 0;
d[3, 0] = 0; d[3, 1] = 0; d[3, 2] = 0; d[3, 3] = 1;

= 0(そして、この例では、これらの割り当てをすべて省略できるという事実を考慮していません)

境界チェックのために、C# での多次元配列のループが遅くなる可能性があることを知っています。しかし、ここにはループがなく、境界チェックも必要なく、コンパイル時に配列初期化行全体を解決できます。

ただし、2 番目のコード ブロックでは、最初に配列をゼロに初期化し、次に各値を個別に上書きする必要があります。
では、ここで何が問題なのですか？

また、パフォーマンスが問題になる場合、この配列を初期化する最良の方法は何でしょうか?

---

次のコードを使用してパフォーマンスを測定しました。

using System;
using System.Diagnostics;
class Program
{
    public static double[,] d; // global static variable to prevent the JIT optimizing it away

    static void Main(string[] args)
    {
        Stopwatch watch;
        int numIter = 10000000; // repeat all tests this often

        double[,] d2 = new double[4, 4]{{1, 0, 0, 0},
                                        {0, 1, 0, 0},
                                        {0, 0, 1, 0},
                                        {0, 0, 0, 1},};

        // ================================================================
        // use arrayInitializer: slowest
        watch = Stopwatch.StartNew();
        for (int i = 0; i < numIter; i++)
        {
            d = new double[4, 4]{{1, 0, 0, 0},
                                {0, 1, 0, 0},
                                {0, 0, 1, 0},
                                {0, 0, 0, 1},};
        }
        Console.WriteLine("ArrayInitializer: \t{0:0.##########}ms", watch.ElapsedMilliseconds * 1.0 / numIter);

        // ================================================================
        // use Array.Copy: faster
        watch = Stopwatch.StartNew();
        for (int i = 0; i < numIter; i++)
        {
            d = new double[4, 4];
            Array.Copy(d2, d, d2.Length);
        }
        Console.WriteLine("new + Array.Copy: \t{0:0.##########}ms", watch.ElapsedMilliseconds * 1.0 / numIter);

        // ================================================================
        // direct assignment: fastest
        watch = Stopwatch.StartNew();
        for (int i = 0; i < numIter; i++)
        {
            d = new double[4, 4];
            d[0, 0] = 1; d[0, 1] = 0; d[0, 2] = 0; d[0, 3] = 0; 
            d[1, 0] = 0; d[1, 1] = 1; d[1, 2] = 0; d[1, 3] = 0;
            d[2, 0] = 0; d[2, 1] = 0; d[2, 2] = 1; d[2, 3] = 0;
            d[3, 0] = 0; d[3, 1] = 0; d[3, 2] = 0; d[3, 3] = 1;
        }
        Console.WriteLine("direct assignment: \t{0:0.##########}ms", watch.ElapsedMilliseconds * 1.0 / numIter);
    }
}

---

結果：

ArrayInitializer:       0,0007917ms
new + Array.Copy:       0,0002739ms
direct assignment:      0,0002281ms