C# 中的编译器优化质量较差

Question

我不知道为什么，但我看了从标准c#编译器(VS2015)生成的IL，它在发布模式下非常没有优化。

我测试的代码非常简单：

static void Main(string[] args)
{
int count = 25 + 7/3;
count += 100;
Console.WriteLine("{0}", count);
}

调试模式下的 IL 输出为：

// [12 9 - 12 10]
IL_0000: nop          
// [34 13 - 34 34]
IL_0001: ldc.i4.s     27 // 0x1b
IL_0003: stloc.0      // count
// [35 13 - 35 26]
IL_0004: ldloc.0      // count
IL_0005: ldc.i4.s     100 // 0x64
IL_0007: add          
IL_0008: stloc.0      // count
// [36 13 - 36 45]
IL_0009: ldstr        "{0}"
IL_000e: ldloc.0      // count
IL_000f: box          [mscorlib]System.Int32
IL_0014: call         void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string, object)
IL_0019: nop          
// [37 9 - 37 10]
IL_001a: ret          

发布模式下的代码为：

IL_0000: ldc.i4.s     27 // 0x1b
IL_0002: stloc.0      // V_0
IL_0003: ldloc.0      // V_0
IL_0004: ldc.i4.s     100 // 0x64
IL_0006: add          
IL_0007: stloc.0      // V_0
IL_0008: ldstr        "{0}"
IL_000d: ldloc.0      // V_0
IL_000e: box          [mscorlib]System.Int32
IL_0013: call         void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string, object)
IL_0018: ret  

现在，为什么编译器不执行总和(27 + 100)并直接调用WriteLine与127？

我在 c++ 中尝试了相同的示例，它按预期工作。

有一些特殊的标志来执行这种优化？

更新： 我在 MONO 4.6.20 上尝试相同的代码，发布模式下的结果如下

// method line 2
.method private static hidebysig
default void Main (string[] args)  cil managed
{
// Method begins at RVA 0x2058
.entrypoint
// Code size 18 (0x12)
.maxstack 8
IL_0000:  ldstr "{0}"
IL_0005:  ldc.i4.s 0x7f
IL_0007:  box [mscorlib]System.Int32
IL_000c:  call void class [mscorlib]System.Console::WriteLine(string, ob                                                                                                                               ject)
IL_0011:  ret
} // end of method Program::Main

Answer 1

不能依赖编译器的 IL 输出来准确评估代码的优化程度，因为 JIT 将在运行时获取 IL 以生成要运行的实际代码。 在这种情况下，JIT 发出的实际 x64(对于没有首选 32 位的任何 CPU 的发布模式)如下所示：

sub         rsp,28h  
mov         rcx,7FFF85323E98h  
call        00007FFF91C72530  ; I'm not sure what this call does, I assume it's allocating memory for the boxed int
mov         rcx,20CA5CB3648h  
mov         rcx,qword ptr [rcx]  ; After this rcx is actually pointing to the string "{0}"
mov         dword ptr [rax+8],7Fh ; Box the value 127 into the object that rax points at
mov         rdx,rax  
call        00007FFF85160070  ; Call Console.WriteLine with its arguments in rcx and rdx
nop  
add         rsp,28h  
ret  

因此，额外的版本被省略了。

如果我打开"首选 32 位"，发出的 x86 如下所示：

mov         ecx,72041638h  
call        011630F4  ; presumably allocating memory for the boxed int
mov         edx,eax  
mov         eax,dword ptr ds:[40E232Ch] ; loads a pointer to "{0}" into eax
mov         dword ptr [edx+4],7Fh  ; boxes 127 into object pointed at by edx
mov         ecx,eax  
call        71F373F4  ; calls Console.WriteLine with arguments in ecx and edx
ret  

在这两种情况下，JIT 都优化了局部变量以及额外的加法操作。 由于 JIT 执行了如此多的优化，因此您会发现 C# 编译器本身并没有竭尽全力来优化任何内容。

tl;dr从 C# 编译器发出的 IL 不是计算机运行的内容，因此通常不代表将应用的优化类型。