c# - 为什么动态转换比对象转换更快

Question

我真的很困惑，采取以下代码:

[Benchmark]
public TEnum DynamicCast()
{
    return (TEnum)(dynamic)0;
}

[Benchmark]
public TEnum ObjectCast()
{
    return (TEnum)(object)0;
}

[Benchmark]
public TEnum DirectCast()
{
    return (TEnum)0;
}

public enum TEnum
{
    Foo,
    Bar
}

是的，我知道我可以直接将整数转换为给定的枚举，但这是我的实际代码的简化版本，其中包括通用扩展的工作。

无论如何，我进行了一些性能测试，因为我很好奇哪一个更快。我正在使用 BenchmarkDotNet 并看到那里:

BenchmarkDotNet=v0.12.0, OS=Windows 10.0.18362
Intel Core i7-6700HQ CPU 2.60GHz (Skylake), 1 CPU, 8 logical and 4 physical cores
.NET Core SDK=3.1.100
  [Host]     : .NET Core 3.1.0 (CoreCLR 4.700.19.56402, CoreFX 4.700.19.56404), X64 RyuJIT
  DefaultJob : .NET Core 3.1.0 (CoreCLR 4.700.19.56402, CoreFX 4.700.19.56404), X64 RyuJIT


|      Method |       Mean |     Error |    StdDev |     Median |  Gen 0 | Gen 1 | Gen 2 | Allocated |
|------------ |-----------:|----------:|----------:|-----------:|-------:|------:|------:|----------:|
| DynamicCast |  8.2124 ns | 0.0803 ns | 0.0671 ns |  8.2134 ns | 0.0076 |     - |     - |      24 B |
|  ObjectCast | 13.9178 ns | 0.4822 ns | 0.5922 ns | 13.6714 ns | 0.0076 |     - |     - |      24 B |
|  DirectCast |  0.0538 ns | 0.0422 ns | 0.0534 ns |  0.0311 ns |      - |     - |     - |         - |

动态版本实际上更快，而且不仅仅是一点点。我多次运行测试，但我无法理解它。

我查看了编译版本，是否可能有任何优化，但请参阅 here 。

谁能给我解释一下吗？

Answer 1

您可以查看 IL 代码以了解底层的差异。对象转换

public TEnum ObjectCast()
{
    return (TEnum)(object)0;
}

盒子int值进入object然后拆箱进入TEnum值，因为它是值类型

IL_0001: ldc.i4.0
IL_0002: box          [System.Runtime]System.Int32
IL_0007: unbox.any    TestConsoleApp.Test/TEnum
IL_000c: stloc.0      // V_0
IL_000d: br.s         IL_000f

我认为这是与其他示例相比执行最慢的主要原因。

dynamic对象转换

public TEnum DynamicCast()
{
    return (TEnum) (dynamic) 0;
}

看起来更复杂

IL_0001: ldsfld       class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [System.Runtime]System.Func`3<class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite, object, valuetype TestConsoleApp.Test/TEnum>> TestConsoleApp.Test/'<>o__0'::'<>p__0'
IL_0006: brfalse.s    IL_000a
IL_0008: br.s         IL_002f
IL_000a: ldc.i4.s     16 // 0x10
IL_000c: ldtoken      TestConsoleApp.Test/TEnum
IL_0011: call         class [System.Runtime]System.Type [System.Runtime]System.Type::GetTypeFromHandle(valuetype [System.Runtime]System.RuntimeTypeHandle)
IL_0016: ldtoken      TestConsoleApp.Test
IL_001b: call         class [System.Runtime]System.Type [System.Runtime]System.Type::GetTypeFromHandle(valuetype [System.Runtime]System.RuntimeTypeHandle)
IL_0020: call         class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSiteBinder [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.Binder::Convert(valuetype [Microsoft.CSharp]Microsoft.CSharp.RuntimeBinder.CSharpBinderFlags, class [System.Runtime]System.Type, class [System.Runtime]System.Type)
IL_0025: call         class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<!0/*class [System.Runtime]System.Func`3<class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite, object, valuetype TestConsoleApp.Test/TEnum>*/> class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [System.Runtime]System.Func`3<class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite, object, valuetype TestConsoleApp.Test/TEnum>>::Create(class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSiteBinder)
IL_002a: stsfld       class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [System.Runtime]System.Func`3<class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite, object, valuetype TestConsoleApp.Test/TEnum>> TestConsoleApp.Test/'<>o__0'::'<>p__0'
IL_002f: ldsfld       class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [System.Runtime]System.Func`3<class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite, object, valuetype TestConsoleApp.Test/TEnum>> TestConsoleApp.Test/'<>o__0'::'<>p__0'
IL_0034: ldfld        !0/*class [System.Runtime]System.Func`3<class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite, object, valuetype TestConsoleApp.Test/TEnum>*/ class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [System.Runtime]System.Func`3<class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite, object, valuetype TestConsoleApp.Test/TEnum>>::Target
IL_0039: ldsfld       class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite`1<class [System.Runtime]System.Func`3<class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite, object, valuetype TestConsoleApp.Test/TEnum>> TestConsoleApp.Test/'<>o__0'::'<>p__0'
IL_003e: ldc.i4.0
IL_003f: box          [System.Runtime]System.Int32
IL_0044: callvirt     instance !2/*valuetype TestConsoleApp.Test/TEnum*/ class [System.Runtime]System.Func`3<class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite, object, valuetype TestConsoleApp.Test/TEnum>::Invoke(!0/*class [System.Linq.Expressions]System.Runtime.CompilerServices.CallSite*/, !1/*object*/)
IL_0049: stloc.0      // V_0
IL_004a: br.s         IL_004c

加载了一个类型信息，然后是 CallSiteBinder 的实例使用Binder.Convert初始化static method.然后是通用 CallSite 的实例class使用 Create 创建static call ( ldsfld 将静态字段的值插入堆栈)。我不是 100% 确定，但通用参数 Func<CallSite, object, TEnum表示一个函数，将调用该函数将对象转换为 TEnum 。最后几行显示该函数绑定(bind)到 TEnum类(class)。

因此，编译器在底层已经创建了一个方法来将动态对象转换为所需的 TEnum类型。并且只有来自 int 的拳击操作至object将其传递给创建的函数。这听起来是一个很好的理由，为什么它比带有装箱和拆箱操作的对象转换更快