c# - 为什么在比较两个可空值是否相等时不使用短路逻辑 'and' 运算符？

Question

我有一个比较两个可为空的整数并将比较结果打印到控制台的方法:

static void TestMethod(int? i1, int? i2)
{
    Console.WriteLine(i1 == i2);
}

这是它的反编译结果:

private static void TestMethod(int? i1, int? i2)
{
    int? nullable = i1;
    int? nullable2 = i2;
    Console.WriteLine((nullable.GetValueOrDefault() == nullable2.GetValueOrDefault()) & (nullable.HasValue == nullable2.HasValue));
}

结果或多或少符合我的预期，但我想知道为什么使用逻辑“与”运算符 (&) 的非短路版本而不是短路版本 (&&)。在我看来，后者会更有效率——如果已知比较的一侧是错误的，那么就没有必要评估另一侧。 & 运算符在这里是必需的还是这只是一个不够重要的实现细节？

Answer 1

The result is more less what I expected but I wonder why non-short-circuit version of logical and operator (&) is used instead of short-circuit version (&&). It seems to me that the latter would be more efficient - if one side of comparison is already known then there is no need to evaluate the other side. Is there a reason that mandates usage of & operator or this is just implementation detail that is not important enough to bother?

这是一个很好的问题。

首先，我为 Roslyn 之前的可空降低代码和 Roslyn 中的原始实现开发了代码生成器。这是一些棘手的代码，有很多错误和错过优化的机会。我写了一系列关于 Roslyn 可空降低优化器如何工作的博客文章，文章从这里开始:

https://ericlippert.com/2012/12/20/nullable-micro-optimizations-part-one/

如果您对这个主题感兴趣，那么本系列文章可能会有很大帮助。第三部分特别相关，因为它讨论了一个相关问题:对于可空算术，我们是否生成 (x.HasValue & y.HasValue) ？ new int?(x.Value + y.Value) : new int?() 或使用 && 或使用 GetValueOrDefault 还是什么？ (答案当然是我尝试了所有这些并选择了最快的最小代码。)然而，该系列没有考虑您在这里的具体问题，即关于可为空的平等。可空相等的规则与普通提升算术略有不同。

当然，我从2012年开始就没有在微软工作过，他们可能从那以后就换了；我不知道。 (更新:查看上面评论中的链接问题，我似乎错过了 2011 年原始实现中的优化，并在 2017 年修复了这一问题。)

回答您的具体问题:&& 的问题在于当工作在右侧完成时，它比 & 更昂贵运算符的一侧比测试和分支便宜。测试和分支不仅仅是更多的指令。显然，它是一个分支，具有很多链式 react 。在处理器层面，分支需要进行分支预测，而分支是可以预测错误的。分支意味着更多的基本 block ，请记住，jit 优化器在运行时运行，这意味着 jit 优化器必须快速。允许说“此方法中的基本 block 太多，我将跳过一些优化”，因此可能不必要地添加更多基本 block 是一件坏事。

长话短说，如果右侧没有副作用，C# 编译器将生成“and”运算，编译器认为评估 left & right 会更快更短比评估 left ?对:假。通常，评估正确的成本非常低，以至于分支的成本比只进行急切的算术更昂贵。

您可以在可空优化器以外的区域看到这一点；例如，如果您有

bool x = X();
bool y = Y();
bool z = x && y;

然后它将生成为 z = x & y 因为编译器知道没有要保存的昂贵操作； Y() 已经 被调用。