c# - 为什么会产生AND指令？

Question

对于这样的代码:

int res = 0;
for (int i = 0; i < 32; i++)
{
    res += 1 << i;
}

此代码已生成( Release模式，未附加调试器，64 位):

 xor edx,edx 
 mov r8d,1 
_loop:
 lea ecx,[r8-1] 
 and ecx,1Fh     ; why?
 mov eax,1 
 shl eax,cl 
 add edx,eax 
 mov ecx,r8d 
 and ecx,1Fh     ; why?
 mov eax,1 
 shl eax,cl 
 add edx,eax 
 lea ecx,[r8+1] 
 and ecx,1Fh     ; why?
 mov eax,1 
 shl eax,cl 
 add edx,eax 
 lea ecx,[r8+2] 
 and ecx,1Fh     ; why?
 mov eax,1 
 shl eax,cl 
 add edx,eax 
 add r8d,4 
 cmp r8d,21h 
 jl  _loop

现在我可以看到那里大多数指令的要点，但是 AND 指令怎么了？无论如何，ecx 永远不会在此代码中超过 0x1F，但我原谅它没有注意到这一点(也没有注意到结果是一个常量)，它不是提前编译器毕竟可以花很多时间进行分析。但更重要的是，具有 32 位操作数的 SHL 已经通过 0x1F 屏蔽了 cl。所以在我看来，这些 AND 完全没有用。它们为什么会产生？他们有什么我想念的目的吗？

Answer 1

and 已经存在于 C# 编译器生成的 CIL 代码中:

    IL_0009: ldc.i4.s 31
    IL_000b: and
    IL_000c: shl

CIL shl 指令的规范说:

The return value is unspecified if shiftAmount is greater than or equal to the size of value.

然而，C# 规范定义了 32 位移位以采用移位计数模 32:

When the type of x is int or uint, the shift count is given by the low-order five bits of count. In other words, the shift count is computed from count & 0x1F.

在这种情况下，C# 编译器除了发出显式 和 操作之外，真的做的再好不过了。最好的希望是 JITter 会注意到这一点并优化掉冗余的 和 ，但这需要时间，而且 JIT 的速度非常重要。因此，请考虑为基于 JIT 的系统支付的价格。

我想，真正的问题是为什么 CIL 以这种方式指定 shl 指令，而 C# 和 x86 都指定了截断行为。我不知道，但我推测对于 CIL 规范来说，避免指定可能对某些指令集上昂贵的东西进行 JIT 的行为很重要。同时，对于 C# 来说，尽可能少的未定义行为很重要，因为人们总是会使用这些未定义的行为，直到下一个版本的编译器/框架/操作系统/无论什么改变它们，破坏代码。