c# - 为什么只读字段检查不能在循环之外进行优化？

Question

当我有一个只读变量时:

public readonly bool myVar = true;

然后用这样的代码检查它:

for(int i = 0; i != 10; i++)
{
    if(myVar)
        DoStuff();
    else
        DoOtherStuff();
}

查看发出的 IL，我可以看到在循环的每次迭代中都执行了检查。我希望上面的代码产生与此相同的 IL:

if (myVar)
{
    for(int i = 0; i != 10; i++)
    {
        DoStuff();
    }
}
else
{
    for(int i = 0; i != 10; i++)
    {
        DoOtherStuff();
    }
}

既然字段是只读的并且不能在迭代之间更改，那么为什么不在循环外部优化检查？

Answer 1

您提出的优化实际上是两个单独的更简单转换的组合。首先是将成员访问拉到循环之外。来自

for(int i = 0; i != 10; i++)
{
    var localVar = this.memberVar;
    if(localVar)
        DoStuff();
    else
        DoOtherStuff();
}

到

var localVar = this.memberVar;
for(int i = 0; i != 10; i++)
{
    if(localVar)
        DoStuff();
    else
        DoOtherStuff();
}

第二个是将循环条件与 if 条件互换。来自

var localVar = this.memberVar;
for(int i = 0; i != 10; i++)
{
    if(localVar)
        DoStuff();
    else
        DoOtherStuff();
}

到

var localVar = this.memberVar;
if (localVar) {
    for(int i = 0; i != 10; i++)
        DoStuff();
}
else {
    for(int i = 0; i != 10; i++)
        DoOtherStuff();
}

第一个受readonly的影响。为此，编译器必须证明 memberVar 不能在循环内改变，并且 readonly 保证 this¹ —— 即使这个循环可能在构造函数中调用，memberVar 的值可以在循环结束后在构造函数中更改，它不能在循环体中更改 -- DoStuff() 是不是当前对象的构造函数，DoOtherStuff() 也不是。反射不算在内，虽然可能可能使用反射来打破不变量，但不允许这样做。线程确实很重要，请参阅脚注。

第二个是一个简单的转换，但编译器更难做出决定，因为很难预测它是否真的会提高性能。自然你可以单独看一下，自己对代码做第一个转换，看看生成了什么代码。

也许更重要的考虑因素是，在 .NET 中，优化过程发生在 MSIL 和机器代码之间，而不是在将 C# 编译为 IL 期间。因此，您无法通过查看 MSIL 了解正在进行哪些优化!

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¹ 或者是吗？ .NET 内存模型比例如在 C++ 模型中，任何数据竞争都会很快导致未定义的行为，除非对象被定义为 volatile/atomic。如果此循环在从对象构造函数派生的工作线程中运行，并且在派生线程之后，构造函数继续(我将其称为“下半场”)更改 readonly 成员，会怎样？内存模型是否需要工作线程看到该更改？如果 DoStuff() 和构造函数的后半部分强制内存栅栏，例如访问其他 volatile 成员，或者获取锁怎么办？所以 readonly 只允许在单线程环境中进行优化。