using System;

public struct Int4
{
    public int a0;
    public int a1;
    public int a2;
    public int a3;
}

public struct Int10
{
    public int a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9;

    public static Int10 self;
}

public class InputArgs
{
  public static int[] ints = new int[10];
  public static Int4[] ints4 = new Int4[3];

  public int a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9;
}

public class ArrayInputArgs
{
    public int[] ints = new int[10];
}

public class Test
{
  const int N = 20000000;

  public static int sum_args(int a0, int a1, int a2, int a3, int a4, 
                             int a5, int a6, int a7, int a8, int a9)
  {
    return  a0 + a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7 + a8 + a9;
  }

  public static int sum_inputargs(InputArgs args)
  {
    return  args.a0 + args.a1 + args.a2 + args.a3 + args.a4 + 
            args.a5 + args.a6 + args.a7 + args.a8 + args.a9;
  }
  
  public static int sum_args_array()
  {
    int a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9;
    if (InputArgs.ints.Length > 9)
      {
        a0 = InputArgs.ints[0];
        a1 = InputArgs.ints[1];
        a2 = InputArgs.ints[2];
        a3 = InputArgs.ints[3];
        a4 = InputArgs.ints[4];
        a5 = InputArgs.ints[5];
        a6 = InputArgs.ints[6];
        a7 = InputArgs.ints[7];
        a8 = InputArgs.ints[8];
        a9 = InputArgs.ints[9];
        return  a0 + a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7 + a8 + a9;
      }
    return 0;
  }

  public static int sum_array_inputargs(ArrayInputArgs args)
  {
      int a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9;
      int[] ints = args.ints;
      if (ints.Length > 9)
	  {
	      a0 = ints[0];
	      a1 = ints[1];
	      a2 = ints[2];
	      a3 = ints[3];
	      a4 = ints[4];
	      a5 = ints[5];
	      a6 = ints[6];
	      a7 = ints[7];
	      a8 = ints[8];
	      a9 = ints[9];
	      return  a0 + a1 + a2 + a3 + a4 + a5 + a6 + a7 + a8 + a9;
	  }
      return 0;
  }

  public static int sum_args_array_int4()
  {
    Int4 x, y, z;
    if (InputArgs.ints4.Length > 3)
	{
	    x = InputArgs.ints4[0];
	    y = InputArgs.ints4[1];
	    z = InputArgs.ints4[2];
	    return  x.a0 + x.a1 + x.a2 + x.a3 +
		y.a0 + y.a1 + y.a2 + y.a3 +
		z.a0 + z.a1;
	}
    return 0;
  }

    public static int sum_array_iterate()
    {
	int sum=0;
	int[] ints = InputArgs.ints;
	for(int i=0; i<ints.Length; i++)
	    sum += ints[i];
	return sum;
    }

    public static int sum_global_struct()
    {
	return  Int10.self.a0 + Int10.self.a1 + Int10.self.a2 + Int10.self.a3 + Int10.self.a4 + 
            Int10.self.a5 + Int10.self.a6 + Int10.self.a7 + Int10.self.a8 + Int10.self.a9;
	
    }

    public static int sum_local_struct(Int10 param)
    {
	return  param.a0 + param.a1 + param.a2 + param.a3 + param.a4 + 
            param.a5 + param.a6 + param.a7 + param.a8 + param.a9;
	
    }

    public static int sum_boxed_struct(object param_)
    {
	Int10 param = (Int10)param_;
	return  param.a0 + param.a1 + param.a2 + param.a3 + param.a4 + 
            param.a5 + param.a6 + param.a7 + param.a8 + param.a9;
    }

  [Benchmark("reference")]
  public static int normal_args()
  {
    int sum=0;
    for(int i=0; i<N; i++)
      sum += sum_args(0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9);
    return sum;
  }

  [Benchmark("~< 1.20")]
  public static int inputargs()
  {
    int sum=0;
    InputArgs args = new InputArgs();
    for(int i=0; i<N; i++) {
      args.a0 = 0;
      args.a1 = 1;
      args.a2 = 2;
      args.a3 = 3;
      args.a4 = 4;
      args.a5 = 5;
      args.a6 = 6;
      args.a7 = 7;
      args.a8 = 8;
      args.a9 = 9;
      sum += sum_inputargs(args);
    }
    return sum;    
  }

  [Benchmark("~> 2.00")]
  public static int args_array()
  {
    int sum=0;
    for(int i=0; i<N; i++) {
      InputArgs.ints[0] = 0;
      InputArgs.ints[1] = 1;
      InputArgs.ints[2] = 2;
      InputArgs.ints[3] = 3;
      InputArgs.ints[4] = 4;
      InputArgs.ints[5] = 5;
      InputArgs.ints[6] = 6;
      InputArgs.ints[7] = 7;
      InputArgs.ints[8] = 8;
      InputArgs.ints[9] = 9;
      sum += sum_args_array();
    }
    return sum;    
  }

  [Benchmark("~> 2.00")]
  public static int array_inputargs()
  {
      ArrayInputArgs args = new ArrayInputArgs();
      int[] ints = args.ints;
      int sum=0;
      for(int i=0; i<N; i++) {
	  ints[0] = 0;
	  ints[1] = 1;
	  ints[2] = 2;
	  ints[3] = 3;
	  ints[4] = 4;
	  ints[5] = 5;
	  ints[6] = 6;
	  ints[7] = 7;
	  ints[8] = 8;
	  ints[9] = 9;
	  sum += sum_array_inputargs(args);
      }
      return sum;    
  }

  //[Benchmark] // ridicously slow
  public static int array_args_int4()
  {
    int sum=0;
    Int4 x;
    for(int i=0; i<N; i++) {
	x.a0 = 0;
	x.a1 = 1;
	x.a2 = 2;
	x.a3 = 3;
	InputArgs.ints4[0] = x;

	x.a0 = 4;
	x.a1 = 5;
	x.a2 = 6;
	x.a3 = 7;
	InputArgs.ints4[1] = x;

	x.a0 = 8;
	x.a1 = 9;
	InputArgs.ints4[2] = x;

	sum += sum_args_array_int4();
    }
    return sum;    
  }

  //[Benchmark] // slow
  public static int array_iterate()
  {
    int sum=0;
    for(int i=0; i<N; i++) {
      InputArgs.ints[0] = 0;
      InputArgs.ints[1] = 1;
      InputArgs.ints[2] = 2;
      InputArgs.ints[3] = 3;
      InputArgs.ints[4] = 4;
      InputArgs.ints[5] = 5;
      InputArgs.ints[6] = 6;
      InputArgs.ints[7] = 7;
      InputArgs.ints[8] = 8;
      InputArgs.ints[9] = 9;
      sum += sum_array_iterate();
    }
    return sum;    
  }

  [Benchmark("~< 1.20")]
  public static int global_struct()
  {
    int sum=0;
    for(int i=0; i<N; i++) {
      Int10.self.a0 = 0;
      Int10.self.a1 = 1;
      Int10.self.a2 = 2;
      Int10.self.a3 = 3;
      Int10.self.a4 = 4;
      Int10.self.a5 = 5;
      Int10.self.a6 = 6;
      Int10.self.a7 = 7;
      Int10.self.a8 = 8;
      Int10.self.a9 = 9;
      sum += sum_global_struct();
    }
    return sum;    
  }

  // [Benchmark] // slow
  public static int local_struct()
  {
    int sum=0;
    Int10 param;
    for(int i=0; i<N; i++) {
	param.a0 = 0;
	param.a1 = 1;
	param.a2 = 2;
	param.a3 = 3;
	param.a4 = 4;
	param.a5 = 5;
	param.a6 = 6;
	param.a7 = 7;
	param.a8 = 8;
	param.a9 = 9;
	sum += sum_local_struct(param);
    }
    return sum;    
  }

  //[Benchmark] // ridicously slow
  public static int boxed_struct()
  {
    int sum=0;
    for(int i=0; i<N; i++) {
	Int10 param;
	param.a0 = 0;
	param.a1 = 1;
	param.a2 = 2;
	param.a3 = 3;
	param.a4 = 4;
	param.a5 = 5;
	param.a6 = 6;
	param.a7 = 7;
	param.a8 = 8;
	param.a9 = 9;
	sum += sum_boxed_struct(param);
    }
    return sum;    
  }

}