Question

我想知道为什么这个C＃代码

long b = 20;

编译为

ldc.i4.s 0x14
conv.i8

（因为它需要3个字节而不是ldc.i8 20所需的9个字节。有关详细信息，请参阅this。）

这段代码

double a = 20;

编译为9字节指令

ldc.r8 20

而不是这个3字节序列

ldc.i4.s 0x14
conv.r8

（使用mono 4.8。）

这是错失的机会还是conv.i8的成本与代码大小的增加失衡？

Answer 1

因为float不是较小的double，而integer不是float（反之亦然）。

所有int值都在long值上具有1：1映射。对float和double来说，同样的情况并非如此 - 浮点运算在这方面很棘手。更不用说int-float转换是不自由的 - 不像在堆栈上/寄存器中推送1字节值;看看这两种方法产生的x86-64代码，而不仅仅是IL代码。 IL代码的大小不是优化中唯一要考虑的因素。

这与decimal形成对比，20M实际上是基数为10的十进制数，而不是基数为2的十进制浮点数。 20完全映射到IL_0000: ldc.i4.s 0A IL_0002: newobj System.Decimal..ctor，反之亦然，因此编译器可以自由发出：

ldc.r8 0.1011E2 ; expanded to 0.10110E2
ldc.r8 0.1E2
mul             ; 0.10110E2 * 0.10000E2 == 0.10110E3

对于二进制浮点数，同样的方法根本不安全（或便宜！）。

您可能认为这两种方法必然是安全的，因为在编译时我们是否从整数文字（＆＃34;字符串＆＃34;）转换为double值并不重要。时间，或者我们是否在IL中这样做。但事实并非如此，正如一些规范潜水揭晓：

ECMA CLR规范，III.1.1.1：

浮点数（静态，数组元素和类的字段）的存储位置具有固定大小。支持的存储大小为float32和float64。其他地方（在评估堆栈上，作为参数，作为返回类型和作为局部变量）浮点数使用内部浮点类型表示。在每个这样的实例中，变量或表达式的名义类型是float32或float64，但其值可能在内部用额外的范围和/或精度表示。

为了简单起见，让我们假装float64实际使用4个二进制数字，而实现定义的浮点类型（F）使用5个二进制数字。我们想要转换一个恰好具有超过四位数的二进制表示的整数文字。现在比较一下它的表现方式：

conv.r8

ldc.i4.s theSameLiteral conv.r8 ; converted to 0.10111E2 mul ; 0.10111E2 * 0.10000E2 == 0.10111E3转换为F，而不是float64。所以我们实际得到：

double

哎呀:)

现在，我非常确定在任何合理的平台上都不会出现0-255范围内的整数。但是，由于我们正在针对CLR规范进行编码，因此我们无法做出这一假设。 JIT编译器可以，但为时已晚。语言编译器可以将两者定义为等价，但C＃规范并不是 - public class SendSMSActivity extends Activity { Button buttonSend; String smsBody = "Message from the API"; @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); buttonSend = (Button) findViewById(R.id.buttonSend); textPhoneNo = (EditText) findViewById(R.id.editTextPhoneNo); textSMS = (EditText) findViewById(R.id.editTextSMS); final ArrayList <String> phone=new ArrayList<String>(); phone.add("9742504034"); phone.add("9535179695"); phone.add("9742504034"); phone.add("7204860021"); buttonSend.setOnClickListener(new OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { try { for(int i = 0; i < phone.size(); i++) { SmsManager smsManager = SmsManager.getDefault(); smsManager.sendTextMessage(String.valueOf(phone), null, smsBody, null, null); Toast.makeText(getApplicationContext(), "SMS Sent!", Toast.LENGTH_LONG).show(); } } catch (Exception e) { Toast.makeText(getApplicationContext(), "SMS faild, please try again later!", Toast.LENGTH_LONG).show(); e.printStackTrace(); } } }); } }本地被认为是float64，而不是F.如果您愿意，可以使用自己的语言。

无论如何，IL生成器并没有真正优化。这大部分留给了JIT编译。如果你想要一个优化的C＃-IL编译器，那就写一个 - 我怀疑是否有足够的好处来保证努力，特别是如果你的唯一目标是使IL代码更小。大多数IL二进制文件已经比同等的本机代码小了很多。

对于运行的实际代码，在我的机器上，两种方法都会产生完全相同的x86-64程序集 - 从数据段加载双精度值。 JIT可以轻松地进行优化，因为它知道代码实际运行的架构。

Answer 2

我怀疑你会得到比＃34更令人满意的答案;因为没有人认为有必要实施它。＆＃34;

事实是，他们可以通过这种方式实现这一目标，但正如Eric Lippert多次指出的那样，功能被选择实施而不是选择不实施。在这种特殊情况下，此功能的增益并不超过成本，例如额外的测试，int和float之间的非平凡转换，而在ldc.i4.s的情况下，它并没有那么大的麻烦。此外，最好不要使用更多优化规则来消除抖动。

如Roslyn source code所示，转化仅针对long进行。总而言之，完全可以为float或double添加此功能，但除了生成更短的CIL代码外，它不会有用（在内联时非常有用）当你想使用浮点常量时，你通常会使用浮点数（即不是整数）。

Answer 3

首先，让我们考虑正确性。 ldc.i4.s可以处理-128到127之间的整数，所有这些都可以在float32中精确表示。但是，CIL对某些存储位置使用名为F的内部浮点类型。 ECMA-335标准在III.1.1.1中说明：

...变量或表达式的名义类型是float32或   float64 ......内部代表应具有以下内容   特点：


内部表示的精度和范围应大于或等于标称类型。

来往内部代表的转换应保持价值。

这意味着，无论float32是什么，都可以保证在F中安全地表示任何F值。

我们得出结论，您提出的替代指令序列是正确的。现在的问题是：在性能方面是否更好？

要回答这个问题，让我们看看JIT编译器在看到两个代码序列时的作用。使用ldc.r8 20时，您引用的链接中给出的答案很好地解释了使用长指令的后果。

让我们考虑3字节序列：

ldc.i4.s 0x14
conv.r8

我们可以在此假设任何优化JIT编译器都是合理的。我们假设JIT能够识别这样的指令序列，以便可以将两个指令编译在一起。编译器被赋予以二进制补码格式表示的值0x14，并且必须将其转换为float32格式（如上所述，它始终是安全的）。在相对现代的架构中，这可以非常有效地完成。这个微小的开销是JIT时间的一部分，因此只发生一次。两个IL序列的生成本机代码的质量相同。

因此，9字节序列的大小问题可能导致任何数量的开销从无到有（假设我们在任何地方使用它），并且3字节序列具有一次性的微小转换开销。哪一个更好？那么，有人必须做一些科学合理的实验来衡量表现的差异来回答这个问题。我想强调，除非您是编译器优化的工程师或研究员，否则您不应该关心这一点。否则，您应该在更高级别（源代码级别）优化代码。

为什么编译器优化ldc.i8而不是ldc.r8？

3 个答案: