C# 编译器会优化这段代码吗？

Question

我经常遇到这种情况。乍一看，我想，“那是糟糕的编码；我正在执行一个方法两次，必然会得到相同的结果。”但是想到这里，我不得不怀疑编译器是否和我一样聪明，并且可以得出相同的结论。

var newList = oldList.Select(x => new Thing {
    FullName = String.Format("{0} {1}", x.FirstName, x.LastName),
    OtherThingId = x.GetOtherThing() != null : x.GetOtherThing().Id : 0 // Might call x.GetOtherThing() twice?
});

编译器的行为是否取决于GetOtherThing 方法的内容？说它看起来像这样（有点类似于我现在的真实代码）：

public OtherThing GetOtherThing() {
    if (this.Category == null) return null;
    return this.Category.OtherThings.FirstOrDefault(t => t.Text == this.Text);
}

除非对这些对象来自的任何存储进行非常糟糕的异步更改处理，否则如果连续运行两次，肯定会返回相同的内容。但是如果它看起来像这样（为了论证而荒谬的例子）怎么办：

public OtherThing GetOtherThing() {
    return new OtherThing {
        Id = new Random().Next(100)
    };
}

连续运行两次将导致创建两个不同的对象，很可能具有不同的 ID。在这些情况下编译器会做什么？它是否像我在第一个列表中展示的那样低效？

自己做一些工作

我运行了与第一个代码清单非常相似的东西，并在GetOtherThing 实例方法中放置了一个断点。断点被击中一次。所以，看起来结果确实被缓存了。在第二种情况下会发生什么，该方法每次可能返回不同的东西？编译器会错误地优化吗？我发现的结果有什么警告吗？

编辑

那个结论是无效的。请参阅@usr 的答案下的 cmets。

Answer 1

这里需要考虑两个编译器：将 C# 转换为 IL 的 C# 编译器，以及将 IL 转换为机器代码的 IL 编译器 - 称为 jitter，因为它发生在 Just In Time 中。

Microsoft C# 编译器当然没有这种优化。方法调用生成为方法调用，故事结束。

允许抖动执行您描述的优化只要无法检测到这样做。例如，假设您有：

y = M() != 0 ? M() : N()

和

static int M() { return 1; }

抖动是允许把这个程序变成：

y = 1 != 0 ? 1 : N()

或就此而言

y = 1;

抖动是否这样做是一个实现细节；如果您关心，您必须询问抖动专家是否确实执行此优化。

同样，如果你有

static int m;
static int M() { return m; }

然后抖动可以优化成

y = m != 0 ? m : N()

甚至进入：

int q = m;
y = q != 0 ? q : N();

因为允许抖动将连续的两个字段读取转换为单个字段读取，前提是该字段不是易失性的。同样，是否这样做是一个实现细节；询问抖动开发人员。

但是，在后一个示例中，抖动不能忽略第二次调用，因为它有副作用。

我运行了与第一个代码清单非常相似的东西，并在 GetOtherThing 实例方法中放置了一个断点。断点被命中一次。

这是极不可能的。调试时几乎所有优化都关闭了，正是为了便于调试。作为Sherlock Holmes never said，当你排除不可能的时候，最有可能的解释是原发帖人弄错了。

Answer 2

只有在您无法区分差异时，编译器才能应用优化。在您的“随机”示例中，您可以清楚地分辨出区别。它不能以这种方式“优化”。这将违反 C# 规范。事实上，规范并没有太多地谈论优化。它只是说你应该观察程序做什么。在这种情况下，它指定应该抽取两个随机数。

在第一个示例中，可以应用此优化。它永远不会在实践中发生。以下是一些使事情变得困难的事情：

• 查询操作的数据可以通过您的虚函数调用更改，或者您的 lambda (t => t.Text == this.Text) 可以更改列表。非常阴险。
• 它可以被另一个线程更改。我不确定 .NET 内存模型对此有何看法。
• 它可以通过反射来改变。
• 必须证明计算将始终返回相同的值。你将如何证明这一点？您需要分析所有可能运行的代码。包括虚拟调用和依赖数据的控制流。

所有这些都必须跨非内联方法和程序集工作。

C# 编译器无法执行此操作，因为它无法查看 mscorlib。补丁版本可能随时更改 mscorlib。

JIT 是一个糟糕的 JIT（唉），它针对编译速度进行了优化（唉）。它不这样做。如果您怀疑当前的 JIT 是否会进行一些高级优化，可以肯定的是它不会。