C#编译器优化

https://www.cnblogs.com/podolski/p/8987595.html

使用C#编写程序，给最终用户的程序，是需要使用release配置的，而release配置和debug配置，有一个关键区别，就是release的编译器优化默认是启用的。

优化代码开关即optimize开关，和debug开关一起，有以下几种组合。

在Visual Sutdio中新建一个C#项目时，项目的“调试”（Debug）配置的是/optimize-和/debug:full开关，而“发布”（Release）配置指定的是/optimize+和/debug:pdbonly开关

optimize-/+决定了编译器是否优化代码，optimize-就是不优化了，但是通常，有一些基本的“优化”工作，无论是否指定optimize+，都会执行。

optimize- and optimize+

该项功能主要用于动态语义分析，帮助我们更好地编写代码。

常量计算

在写程序的时候，有时能看见代码下面划了一道红波浪线，那就是编译器动态检查。常量计算，就是这样，编译器会计算常量，帮助判断其他错误。

简单分支检查

如果swtich写了两个以上的相同条件，或者分支明显无法访问到，都会弹出提示。

未使用变量

不多说明，直接看图。

使用未赋值变量

不多说，看图。

局限

使用变量参与计算，随便写一个算式，就可以绕过一些检查，虽然我们看来是明显有问题的。

optimize+ only

首先需要了解c#代码编译的过程，如下图：

图片来自http://www.cnblogs.com/rush/p/3155665.html

C# compiler将C#代码生成IL代码的就是所谓的编译器优化。先说重点。

.NET的JIT机制，主要优化在JIT中完成，编译器optimize只做一点简单的工作。（划重点）

探究一下到底干了点啥吧，以下是使用到的工具。

Tools：

Visual studio 2017 community targeting .net core 2.0

IL DASM（vs自带）

使用IL DASM可以查看编译器生成的IL代码，这样就能看到优化的作用了。IL代码的用途与机制不是本文的重点，不明白的同学可以先去看看《C# via CLR》（好书推荐）。

按照优化的类型进行了简单的分类。

从未使用变量

代码如下：

using System;

using System.Threading.Tasks;

namespace CompileOpt

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

int x = 3;

Console.WriteLine("sg");

}

}

}

未优化的时候

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

{

.entrypoint

// 代码大小 15 (0xf)

.maxstack 1

.locals init (int32 V_0)

IL_0000: nop

IL_0001: ldc.i4.3

IL_0002: stloc.0

IL_0003: ldstr "sg"

IL_0008: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(string)

IL_000d: nop

IL_000e: ret

} // end of method Program::Main

使用优化开关优化之后：

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

{

.entrypoint

// 代码大小 11 (0xb)

.maxstack 8

IL_0000: ldstr "sg"

IL_0005: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(string)

IL_000a: ret

} // end of method Program::Main

.locals init (int32 V_0)消失了（局部变量，类型为int32）

ldc.i4.3（将3推送到堆栈上）和stloc.0（将值从堆栈弹出到局部变量 0）也消失了。

所以，整个没有使用的变量，在设置为优化的时候，就直接消失了，就像从来没有写过一样。

空try catch语句

代码如下：

using System;

using System.Threading.Tasks;

namespace CompileOpt

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

try

{

        }

        catch (Exception)

        {

            Console.WriteLine(DateTime.Now);

        }

        try

        {

        }

        catch (Exception)

        {

            Console.WriteLine(DateTime.Now);

        }

        finally

        {

            Console.WriteLine(DateTime.Now);

        }

    }

}

}

未优化

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

{

.entrypoint

// 代码大小 74 (0x4a)

.maxstack 1

IL_0000: nop

.try

{

IL_0001: nop

IL_0002: nop

IL_0003: leave.s IL_001a

} // end .try

catch [System.Runtime]System.Exception

{

IL_0005: pop

IL_0006: nop

IL_0007: call valuetype [System.Runtime]System.DateTime [System.Runtime]System.DateTime::get_Now()

IL_000c: box [System.Runtime]System.DateTime

IL_0011: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(object)

IL_0016: nop

IL_0017: nop

IL_0018: leave.s IL_001a

} // end handler

IL_001a: nop

.try

{

.try

{

IL_001b: nop

IL_001c: nop

IL_001d: leave.s IL_0034

} // end .try

catch [System.Runtime]System.Exception

{

IL_001f: pop

IL_0020: nop

IL_0021: call valuetype [System.Runtime]System.DateTime [System.Runtime]System.DateTime::get_Now()

IL_0026: box [System.Runtime]System.DateTime

IL_002b: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(object)

IL_0030: nop

IL_0031: nop

IL_0032: leave.s IL_0034

} // end handler

IL_0034: leave.s IL_0049

} // end .try

finally

{

IL_0036: nop

IL_0037: call valuetype [System.Runtime]System.DateTime [System.Runtime]System.DateTime::get_Now()

IL_003c: box [System.Runtime]System.DateTime

IL_0041: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(object)

IL_0046: nop

IL_0047: nop

IL_0048: endfinally

} // end handler

IL_0049: ret

} // end of method Program::Main

优化开关开启：

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

{

.entrypoint

// 代码大小 19 (0x13)

.maxstack 1

.try

{

IL_0000: leave.s IL_0012

} // end .try

finally

{

IL_0002: call valuetype [System.Runtime]System.DateTime [System.Runtime]System.DateTime::get_Now()

IL_0007: box [System.Runtime]System.DateTime

IL_000c: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(object)

IL_0011: endfinally

} // end handler

IL_0012: ret

} // end of method Program::Main

很明显可以看到，空的try catch直接消失了，但是空的try catch finally代码是不会消失的，但是也不会直接调用finally内的代码（即还是会生成try代码段）。

分支简化

代码如下：

using System;

using System.Threading.Tasks;

namespace CompileOpt

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

int x = 3;

if (x == 3)

goto LABEL1;

else

goto LABEL2;

LABEL2: return;

LABEL1: return;

}

}

}

未优化的情况下：

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

{

.entrypoint

// 代码大小 22 (0x16)

.maxstack 2

.locals init (int32 V_0,

bool V_1)

IL_0000: nop

IL_0001: ldc.i4.3

IL_0002: stloc.0

IL_0003: ldloc.0

IL_0004: ldc.i4.3

IL_0005: ceq

IL_0007: stloc.1

IL_0008: ldloc.1

IL_0009: brfalse.s IL_000d

IL_000b: br.s IL_0012

IL_000d: br.s IL_000f

IL_000f: nop

IL_0010: br.s IL_0015

IL_0012: nop

IL_0013: br.s IL_0015

IL_0015: ret

} // end of method Program::Main

优化：

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

{

.entrypoint

// 代码大小 5 (0x5)

.maxstack 8

IL_0000: ldc.i4.3

IL_0001: ldc.i4.3

IL_0002: pop

IL_0003: pop

IL_0004: ret

} // end of method Program::Main

优化的情况下，一些分支会被简化，使得调用更加简洁。

跳转简化

代码如下：

using System;

using System.Threading.Tasks;

namespace CompileOpt

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

goto LABEL1;

LABEL2: Console.WriteLine("234");

Console.WriteLine("123");

return;

LABEL1: goto LABEL2;

}

}

}

未优化：

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

{

.entrypoint

// 代码大小 32 (0x20)

.maxstack 8

IL_0000: nop

IL_0001: br.s IL_001c

IL_0003: nop

IL_0004: ldstr "234"

IL_0009: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(string)

IL_000e: nop

IL_000f: ldstr "123"

IL_0014: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(string)

IL_0019: nop

IL_001a: br.s IL_001f

IL_001c: nop

IL_001d: br.s IL_0003

IL_001f: ret

} // end of method Program::Main

优化后：

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

{

.entrypoint

// 代码大小 21 (0x15)

.maxstack 8

IL_0000: ldstr "234"

IL_0005: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(string)

IL_000a: ldstr "123"

IL_000f: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(string)

IL_0014: ret

} // end of method Program::Main

一些多层的标签跳转会得到简化，优化器就是人狠话不多。

临时变量消除

一些临时变量（中间变量）会被简化消除。代码如下：

using System;

using System.Threading.Tasks;

namespace CompileOpt

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

for (int i = 0; i < 3; i++)

{

Console.WriteLine(i);

}

for (int i = 0; i < 3; i++)

{

Console.WriteLine(i + 1);

}

}

}

}

只显示最关键的变量声明部分，未优化的代码如下：

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

{

.entrypoint

// 代码大小 54 (0x36)

.maxstack 2

.locals init (int32 V_0,

bool V_1,

int32 V_2,

bool V_3)

IL_0000: nop

优化后：

.method private hidebysig static void Main(string[] args) cil managed

{

.entrypoint

// 代码大小 39 (0x27)

.maxstack 2

.locals init (int32 V_0,

int32 V_1)

IL_0000: ldc.i4.0

很显然，中间的bool型比较变量消失了。

空指令删除

看第一个例子，很明显，代码中没有了nop字段，程序更加紧凑了。

编译器版本不同，对应的优化手段也不尽相同，以上只列出了一些，应该还有一些没有讲到的，欢迎补充。

延伸阅读：.NET中的优化（转载自http://blog.jobbole.com/84712/）

在.NET的编译模型中没有链接器。但是有一个源代码编译器（C# compiler）和即时编译器（JIT compiler），源代码编译器只进行很小的一部分优化。比如它不会执行函数内联和循环优化。

从优化能力上来讲RyuJIT和Visual C++有什么不同呢？因为RyuJIT是在运行时完成其工作的，所以它可以完成一些Visual C++不能完成的工作。比如在运行时，RyuJIT可能会判定，在这次程序的运行中一个if语句的条件永远不会为true，所以就可以将它移除。RyuJIT也可以利用他所运行的处理器的能力。比如如果处理器支持SSE4.1，即时编译器就会只写出sumOfCubes函数的SSE4.1指令，让生成打的代码更加紧凑。但是它不能花更多的时间来优化代码，因为即时编译所花的时间会影响到程序的性能。

在当前控制托管代码的能力是很有限的。C#和VB编译器只允许使用/optimize编译器开关打开或者关闭优化功能。为了控制即时编译优化，你可以在方法上使用System.Runtime.CompilerServices.MethodImpl属性和MethodImplOptions中指定的选项。NoOptimization选项可以关闭优化，NoInlining阻止方法被内联，AggressiveInlining (.NET 4.5)选项推荐（不仅仅是提示）即时编译器将一个方法内联。

结语

话说整点这个东西有点什么用呢？

要说是有助于更好理解.NET的运行机制会不会有人打我...

说点实际的，有的童鞋在写延时程序时，timer.Interval = 10 * 60 * 1000，作为强迫症患者，生怕这么写不好，影响程序执行。但是，这种写法完全不会对程序的执行有任何影响，我认为还应该推荐，因为增加了程序的可读性，上面的代码段就是简单的10分钟，一看就明白，要是算出来反而可读性差。另外，分支简化也有助于我们专心依照业务逻辑去编写代码，而不需要过多考虑代码的分支问题。其他的用途各位看官自行发挥啦。