C 編譯器優化

正如在第一篇文章中提到的，編譯器可能通過對記憶體操作進行重新排序來優化**。在 .net framework 4.5 中，將 c# 編譯為 il 的 csc.exe 編譯器並不執行大量的優化操作，因此該編譯器不會對記憶體操作進行重新排序。但將 il 編譯為機器碼的實時 (jit) 編譯器實際上將執行一些對記憶體操作進行重新排序的優化，我將在下文對此予以介紹。

請考慮下面的輪詢迴圈模式：

class
test
).start();
//poll the _flag field until it is set to false
while
(_flag) ;
//the loop might never terminate!
}}

在這個示例中，.net 4.5 jit 編譯器可能按如下所示重寫迴圈：

if (_flag)

對於單執行緒而言，此項轉換完全合法，並且將讀取提公升出迴圈通常是一種出色的優化方法。但如果在另乙個執行緒上將 _flag 設定為 false，則優化可能導致掛起。

請注意，如果 _flag 欄位是可變字段，則 jit 編譯器不會將讀取提公升出迴圈。（有關對此模式更詳細的介紹，請參見我在十二月發表的文章中的「輪詢迴圈」部分。）

以下示例說明了另乙個可能導致多執行緒**出現錯誤的編譯器優化：

class
test
}

此類包含兩個非可變字段：_a 和 _b。方法 foo 先讀取字段 _a，然後讀取字段 _b。但由於這兩個字段是非可變字段，因此編譯器可自由地對兩個讀取進行重新排序。因此，如果演算法的正確與否取決於讀取順序，則程式將包含錯誤。

很難想象編譯器通過交換讀取順序將獲得什麼結果。根據 foo 的編寫方式，編譯器可能不會交換讀取順序。

但如果我在 foo 方法的頂部再新增乙個無關緊要的語句，則確實會進行重新排序：

public
bool
foo()

在 foo 方法的第一行上，編譯器將 _b 的值載入到暫存器中。然後，_b 的第二次載入將僅使用暫存器中已有的值，而不發出實際的載入指令。

實際上，編譯器將按如下所示重寫 foo 方法：

public
bool
foo()

儘管此**示例大體上比較接近編譯器優化**的方式，但了解一下此**的反彙編也很有指導意義：

if (_b == -1) throw
newexception();
push eax
mov edx,dword ptr [ecx+8] 
//load field _b into edx register
cmp edx,0ffffffffh
je 
00000016
int a =_a;
mov eax,dword ptr [ecx+4] 
//load field _a into eax register
return a >b;
cmp eax,edx
//compare registers eax and edx
...

即使您不了解彙編，也很容易理解以上**中所執行的操作。在計算條件 _b == -1 的過程中，編譯器將字段 _b 載入到 edx 暫存器中。此後再次讀取字段 _b 時，編譯器僅重用 edx 中已有的值，而不發出實際的記憶體讀取指令。因此，_a 和 _b 的讀取被重新排序。

在此示例中，正確的解決方案是將字段 _a 標記為可變字段。如果完成此項標記，編譯器便不會對 _a 和 _b 的讀取進行重新排序，因為 _a 的載入具有載入-獲取語義。但需要指出的是，.net framework（版本 4 以及早期的版本）不會正確地處理此示例，實際上將字段 _a 標記為可變字段不會禁止讀取重新排序。 .net framework 4.5 版已修復此問題。

正如我剛剛介紹的，編譯器有時會將多個讀取融合為乙個讀取。編譯器還可以將單個讀取拆分為多個讀取。在 .net framework 4.5 中，讀取引入與讀取消除相比並不常用，並僅在極少數的特定情況下才會發生。但它有時確實會發生。

要了解讀取引入，請考慮以下示例：

public
class
readintro 
} void
uninitialize() 
}

如果檢視一下 printobj 方法，會發現 obj.tostring 表示式中的 obj 值似乎永遠不會為 null。但實際上該行**可能會引發 nullreferenceexception。 clr jit 可能會對 printobj 方法進行編譯，就好像它是用以下**編寫的：

void
printobj() 
}

由於 _obj 欄位的讀取已經拆分為該字段的兩個讀取，因此 tostring 方法現在可能在乙個值為 null 的目標上被呼叫。

請注意，在 x86-x64 上的 .net framework 4.5 中，您無法使用此**示例重現 nullreferenceexception。讀取引入很難在 .net framework 4.5 中重現，但它確實會在某些特殊情況下發生。

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