C# 是否使用 await 对 if 语句执行短路评估？

Question

我相信一旦 C# 能够判断结果，它就会停止评估 if 语句条件。比如：

if ( (1 < 0) && check_something_else() )
    // this will not be called

由于条件(1 < 0) 的计算结果为false，因此无法满足&& 条件，并且不会调用check_something_else()。

C# 如何评估带有异步函数的 if 语句？是不是要等两个人都回来？比如：

if( await first_check() && await second_check() )
    // ???

这会短路吗？

Answer 1

是的，它会短路。您的代码相当于：

bool first = await first_check();
if (first)
{
    bool second = await second_check();
    if (second)
    {
        ...
    }
}

注意它甚至不会调用 second_check，直到first_check 返回的等待完成。所以请注意，这不会并行执行两个检查。如果你想这样做，你可以使用：

var t1 = first_check();
var t2 = second_check();

if (await t1 && await t2)
{
}

那时：

• 这两个检查将并行执行（假设它们是真正异步的）
• 它将等待第一次检查完成，然后只等待第二次检查完成如果第一次返回true
• 如果第一次检查返回 false，但第二次检查失败并出现异常，则该异常将被有效地吞噬
• 如果第二次检查返回 false 真的很快，但第一次检查需要很长时间，那么整体操作将需要很长时间，因为它首先等待第一次检查完成

如果你想并行执行检查，一旦任何返回false就结束，你可能想为此编写一些通用代码，收集开始的任务和然后反复使用Task.WhenAny。 （您还应该考虑您希望对由于另一个任务返回 false 而与最终结果实际上无关的任务引发的任何异常发生什么。）

Answer 2

检查起来超级简单。

试试这个代码：

async Task Main()
{
    if (await first_check() && await second_check())
    {
        Console.WriteLine("Here?");
    }
    Console.WriteLine("Tested");
}

Task<bool> first_check() => Task.FromResult(false);
Task<bool> second_check() { Console.WriteLine("second_check"); return Task.FromResult(true); }

它只输出“Tested”而不是别的。

Answer 3

是的。您可以使用sharplab.io自行检查，如下：

public async Task M() {
    if(await Task.FromResult(true) && await Task.FromResult(false))
        Console.WriteLine();
}

被编译器有效地转换成类似的东西：

TaskAwaiter<bool> awaiter;

... compiler-generated state machine for first task...

bool result = awaiter.GetResult();

// second operation started and awaited only if first one returned true    
if (result)
{
     awaiter = Task.FromResult(false).GetAwaiter();
...

或者作为一个简单的程序：

Task<bool> first_check() => Task.FromResult(false);
Task<bool> second_check() => throw new Exception("Will Not Happen");

if (await first_check() && await second_check()) {}

sharplab.io 的第二个示例。

Answer 4

由于我自己一直在编写编译器，我觉得有资格提供一个更符合逻辑的意见，而不仅仅是基于一些测试。

如今，大多数编译器将源代码转换为 AST（抽象语法树），用于以与语言无关的方式表示源代码。
AST 通常由语法节点组成。产生值的语法节点称为表达式，而不产生任何值的语法节点称为语句。

鉴于问题中的代码，

if (await first_check() && await second_check())

让我们考虑测试条件表达式，即

await first_check() && await second_check()

为此类代码生成的 AST 将类似于：

AndExpression:
    firstOperand = (
        AwaitExpression:
            operand = (
                MethodInvocationExpression:
                    name = "first_check"
                    parameterTypes = []
                    arguments = []
            )
    )
    secondOperand = (
        AwaitExpression:
            operand = (
                MethodInvocationExpression:
                    name = "second_check"
                    parameterTypes = []
                    arguments = []
            )
    )

AST 本身和我用来表示它的语法完全是即时发明的，所以我希望它很清楚。看起来 StackOverflow 标记引擎喜欢它，因为它看起来不错！ :)

此时，要弄清楚的是解释的方式。好吧，我可以告诉大多数解释器只是分层评估表达式。因此，它将以这种方式完成：

1. 计算表达式await first_check() && await second_check()

   1. 计算表达式await first_check()

      1. 计算表达式first_check()

         1. 解析符号first_check

            1. 是参考吗？否（否则检查它是否引用了委托。）
            2. 是方法名吗？是的（我不包括解析嵌套范围、检查它是否是静态的等内容，因为它是题外话，并且问题中没有提供足够的信息来深入挖掘这些细节。）

         2. 评估参数。没有人。因此，将调用名称为first_check 的无参数方法。

         3. 调用名为first_check 的无参数方法，其结果将是表达式first_check() 的值。

      2. 该值应为Task<T> 或ValueTask<T>，因为这是一个等待表达式。

      3. await 表达式正在等待获取它最终会产生的值。

   2. and 表达式的第一个操作数是否产生false？是的。无需计算第二个操作数。

   3. 此时，我们知道await first_check() && await second_check() 的值也必然是false。

我包含的一些检查是静态完成的（即在编译时）。但是，它们的存在是为了让事情更清晰——不用谈论编译，因为我们只是在看评估表达式的方式。

整个事情的本质是 C# 不会关心表达式是否被等待 - 它仍然是 and 表达式的第一个操作数，因此它将首先被评估。然后，只有当它会产生true 时，才会计算第二个操作数。否则，整个 and 表达式被假定为false，否则不能。

这主要是绝大多数编译器的方式，包括 Roslyn（实际的 C# 编译器，完全使用 C# 编写）和解释器都可以工作，尽管我隐藏了一些无关紧要的实现细节，比如方式await 表达式确实在等待，您可以通过查看生成的字节码来了解自己（您可以使用像 this 这样的网站。无论如何我不隶属于这个网站 - 我只是建议它，因为它使用 Roslyn，我认为这是一个值得记住的好工具。）

澄清一下，await 表达式的工作方式相当复杂，不适合这个问题的主题。它应该得到一个完整的、单独的答案来正确解释，但我认为它并不重要，因为它纯粹是一个实现细节，不会使等待表达式的行为与普通表达式有任何不同。