c# - 为什么添加局部变量会使 .NET 代码变慢

Question

为什么注释掉此 for 循环的前两行并取消注释第三行会导致 42% 的加速？

int count = 0;
for (uint i = 0; i < 1000000000; ++i) {
    var isMultipleOf16 = i % 16 == 0;
    count += isMultipleOf16 ? 1 : 0;
    //count += i % 16 == 0 ? 1 : 0;
}

时序背后是截然不同的汇编代码:循环中有 13 条指令和 7 条指令。该平台是运行 .NET 4.0 x64 的 Windows 7。代码优化已启用，测试应用程序在 VS2010 之外运行。 [更新: Repro project ，对于验证项目设置很有用。]

消除中间 bool 值是一项基本优化，是我 1980 年代最简单的优化之一 Dragon Book .在生成 CIL 或对 x64 机器代码进行 JIT 时，优化是如何得不到应用的？

是否有“真正的编译器，请您优化这段代码”开关？虽然我同情过早优化类似于 love of money 的观点。 ，我可以看到试图描述一个复杂算法的挫败感，这个算法在其例程中散布着这样的问题。你会在热点中工作，但没有迹象表明可以通过手动调整我们通常认为从编译器中理所当然的东西来大大改善更广泛的温暖区域。我当然希望我在这里遗漏了一些东西。

更新:x86 也存在速度差异，但取决于即时编译方法的顺序。参见 Why does JIT order affect performance?

汇编代码(根据要求):

    var isMultipleOf16 = i % 16 == 0;
00000037  mov         eax,edx 
00000039  and         eax,0Fh 
0000003c  xor         ecx,ecx 
0000003e  test        eax,eax 
00000040  sete        cl 
    count += isMultipleOf16 ? 1 : 0;
00000043  movzx       eax,cl 
00000046  test        eax,eax 
00000048  jne         0000000000000050 
0000004a  xor         eax,eax 
0000004c  jmp         0000000000000055 
0000004e  xchg        ax,ax 
00000050  mov         eax,1 
00000055  lea         r8d,[rbx+rax] 

    count += i % 16 == 0 ? 1 : 0;
00000037  mov         eax,ecx 
00000039  and         eax,0Fh 
0000003c  je          0000000000000042 
0000003e  xor         eax,eax 
00000040  jmp         0000000000000047 
00000042  mov         eax,1 
00000047  lea         edx,[rbx+rax] 

Answer 1

问题应该是“为什么我在我的机器上看到这样的差异？”。我无法重现如此巨大的速度差异，并怀疑您的环境存在某些特定问题。很难说它可能是什么。可能是您之前设置的一些(编译器)选项，但忘记了它们。

我已经创建了一个控制台应用程序，以 Release模式 (x86) 重建并在 VS 外部运行。两种方法的结果几乎相同，均为 1.77 秒。这是确切的代码:

static void Main(string[] args)
{
    Stopwatch sw = new Stopwatch();
    sw.Start();
    int count = 0;

    for (uint i = 0; i < 1000000000; ++i)
    {
        // 1st method
        var isMultipleOf16 = i % 16 == 0;
        count += isMultipleOf16 ? 1 : 0;

        // 2nd method
        //count += i % 16 == 0 ? 1 : 0;
    }

    sw.Stop();
    Console.WriteLine(string.Format("Ellapsed {0}, count {1}", sw.Elapsed, count));
    Console.ReadKey();
}

请任何有 5 分钟时间的人复制代码、重建、在 VS 之外运行并将结果发布到此答案的评论中。我不想说“它在我的机器上工作”。

编辑

为了确保我已经创建了一个64 位 Winforms 应用程序并且结果与问题中的相似 - 第一种方法比第一种方法慢(1.57 秒)第二个(1.05 秒)。我观察到的差异是 33%——仍然很大。 .NET4 64 位 JIT 编译器中似乎存在错误。