C#编译器优化那点事
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了C#编译器优化那点事相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
来源：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。
-END-
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