当条件为假时执行 If 语句 True 块

Question

我优化了一个扩展方法来比较两个流的相等性（字节对字节） - 知道这是一种热门方法，我尝试尽可能优化它（流可以达到数兆字节的长度）。我基本上想出了以下方法：

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct Converter
{
    [FieldOffset(0)]
    public Byte[] Byte;

    [FieldOffset(0)]
    public UInt64[] UInt64;
}

/// <summary>
/// Compares two streams for byte-by-byte equality.
/// </summary>
/// <param name="target">The target stream.</param>
/// <param name="compareTo">The stream to compare the target to.</param>
/// <returns>A value indicating whether the two streams are identical.</returns>
public static bool CompareBytes(this Stream target, Stream compareTo)
{
    if (target == null && compareTo == null)
        return true;
    if (target == null || compareTo == null)
        return false;
    if (target.Length != compareTo.Length)
        return false;
    if (object.ReferenceEquals(target, compareTo))
        return true;
    if (!target.CanRead || !target.CanSeek)
        throw new ArgumentOutOfRangeException("target");
    if (!compareTo.CanRead || !compareTo.CanSeek)
        throw new ArgumentOutOfRangeException("target");
    lock (target)
    {
        lock (compareTo)
        {
            var origa = target.Position;
            var origb = compareTo.Position;
            try
            {
                target.Position = compareTo.Position = 0;

                // Shrink the number of comparisons.
                var arr1 = new byte[4096];
                var convert1 = new Converter() { Byte = arr1 };
                var arr2 = new byte[4096];
                var convert2 = new Converter() { Byte = arr2 };

                int len;
                while ((len = target.Read(arr1, 0, 4096)) != 0)
                {
                    if (compareTo.Read(arr2, 0, 4096) != len)
                        return false;
                    for (var i = 0; i < (len / 8) + 1; i++)
                        if (convert1.UInt64[i] != convert2.UInt64[i])
                            return false;
                }

                return true;
            }
            finally
            {
                target.Position = origa;
                compareTo.Position = origb;
            }
        }
    }
}

问题是convert1.UInt64[i] != convert2.UInt64[i]if 块（返回false）正在被评估，即使值相等。我分别检查了每个，然后检查了“不等于”的结果。 我完全不相信：

我没有弄乱指令指针——这就是代码的执行方式和监视引脚的运行方式。

有什么想法会发生这种情况吗？

Answer 1

  for (var i = 0; i < (len / 8) + 1; i++)

调试器一般很难使用这个联合，当我尝试它时它无法显示数组内容。但核心问题无疑是 for() 结尾表达式中的 +1。当 len 可被 8 整除时，它会将数组索引到其最后一个元素之外。运行时无法捕获此错误，重叠数组会导致 Length 属性具有虚假值。接下来发生的是未定义的行为，您正在读取不属于数组的字节。一种解决方法是使数组长 7 个字节。

这种代码并不完全是一种优化，在 32 位机器上读取和比较 uint64 的成本很高，尤其是当数组没有正确对齐时。大约有 50% 的几率。更好的捕鼠器是使用 C 运行时 memcmp() 函数，该函数可在任何 Windows 机器上使用：

    [DllImport("msvcrt.dll")]
    private static extern int memcmp(byte[] arr1, byte[] arr2, int cnt);

并像这样使用它：

    int len;
    while ((len = target.Read(arr1, 0, 4096)) != 0) {
        if (compareTo.Read(arr2, 0, 4096) != len) return false;
        if (memcmp(arr1, arr2, len) != 0) return false;
    }
    return true;

将 this 的性能与比较字节的普通 for() 循环进行比较。这里的最终限制是内存总线带宽。

Answer 2

此类问题通常是对优化工作原理的理解问题。这行代码很可能会被执行，因为两个 return false 子句都在较低级别组合成一组指令。导致此类问题的其他原因是，如果您所在的体系结构允许条件执行，其中某些指令在调试器中被命中，但结果永远不会提交到体系结构级别的寄存器。

首先验证代码是否在调试模式下工作。然后当您确信结果与发布模式相同时，请查看底层指令以找出手头的编译器优化。