为什么添加局部变量？NET代码更慢

Question

为什么注释掉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;
}

在时间的背后是非常不同的汇编代码：循环中的13条和7条指令。该平台运行的是视窗7。NET 4.0 x64。代码优化已启用，测试应用程序在VS2010之外运行。[更新：重现项目，用于验证项目设置。]

消除中间布尔值是一个基本的优化，是我1980年代龙书时代最简单的优化之一。在生成 CIL 或 JITing x64 机器代码时，优化是如何没有被应用的？

是否有一个“真的编译器，我想让你优化这段代码，请”的开关？虽然我很同情过早优化类似于对金钱的热爱这一观点，但我可以看到在尝试分析一个复杂算法时的挫折感，该算法在整个例程中都存在类似的问题。您可以浏览热点，但没有任何迹象表明，通过手动调整编译器中我们通常认为理所当然的内容，可以大大改善更广泛的暖区。我真希望我在这里错过了什么。

更新:x86的速度也存在差异，但这取决于方法被实时编译的顺序。看看JIT顺序为什么会影响性能？

装配代码（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

这是. NET Framework中的一个错误。

嗯，真的，我只是猜测，但我提交了一份错误报告 <罢工> 微软连接 看看他们怎么说。微软删除该报告后，我在GitHub上的roslyn项目上重新提交了它。

更新：微软已将该问题转移到coreclr项目。从对该问题的评论来看，将其称为错误似乎有点强烈；这更像是一个缺失的优化。

Answer 2

我无法与.NET编译器对话，也无法与它的优化对话，甚至无法与它何时执行优化对话。

但是在这种特殊情况下，如果编译器将布尔变量折叠到实际语句中，并且您要尝试调试此代码，则优化后的代码将与编写的代码不匹配。您将无法单步跳过isMulitpleOf16赋值并检查它的值。

这只是优化可能被关闭的一个例子。可能还有其他的。优化可能在代码的加载阶段进行，而不是在 CLR 的代码生成阶段进行。

现代运行时非常复杂，尤其是如果您在运行时加入JIT和动态优化。我很感激代码有时能做到它所说的。

Answer 3

问题应该是“为什么我在我的机器上看到如此大的差异？”。我无法重现如此巨大的速度差异，并怀疑有特定于您的环境的东西。不过，很难判断它是什么。可能是您前一段时间设置的一些（编译器）选项，但忘记了它们。

我创建了一个控制台应用程序，在Release模式（x86）下重建并在VS之外运行。两种方法的结果几乎相同，1.77秒。下面是确切的代码：

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，并在评论中发布结果到这个答案。我想避免说“它在我的机器上工作”。

编辑

可以肯定的是，我已经创建了一个64位Winform应用程序，结果与问题中的结果相似——第一种方法比第二种方法慢（1.57秒）。我观察到的差异是33%——仍然很大。似乎有一个错误。NET4 64位即时编译器。