编译器是否对异步方法链执行“返回值优化”答案

【问题标题】：Does compiler perform "return value optimization" on chains of async methods编译器是否对异步方法链执行“返回值优化”
【发布时间】：2014-03-21 18:56:03
【问题描述】：

不是传统意义上的返回值优化，但是我想知道你什么时候有这样的情况：

private async Task Method1()
{
    await Method2();
}

private async Task Method2()
{
    await Method3();
}

private async Task Method3()
{
    //do something async
}

这显然可以写得更优化：

private Task Method1()
{
    return Method2();
}

private Task Method2()
{
    return Method3();
}

private async Task Method3()
{
    //do something async
}

我只是想知道是否有人知道 (MS) 编译器是否足够聪明，不会首先为 Method1() 和 Method2() 生成状态机？

【问题讨论】：

我猜不是，因为你仍然可以从其他地方调用方法
@knittl：对不起，我不确定你的意思。方法1和2仍然返回可以等待的任务
你为什么不试试呢？编译代码并检查反射器或 ildasm 中的程序集。由于 await 是 C# 编译器功能（而不是 JIT 编译器功能），您可以轻松查看是否存在差异。
@cremor：基本上是因为我从来没有时间学习 CIL。是的，我同意我的懒惰，这可能是一个很好的学习练习。
我使用JetBrains's dotPeek，这是一个免费且很棒的工具。重新创建 async/await 语句足够聪明，但也可以查看编译器生成的原始状态机的样子。

标签： c# optimization async-await

【解决方案1】：

不，C# 编译器不会优化它，它不应该。这在概念上是两个不同的东西，这里是similar question。

IMO，主要区别在于异常如何传播到 Method1 和 Method2 的调用者中。我演示了这种行为here。

在第一种情况下（没有状态机），将立即在调用者的堆栈帧上抛出异常。如果不经处理，应用程序可能会立即崩溃（除非在同一堆栈帧上的调用链中有另一个 async 方法）。

在第二种情况下（使用状态机），异常将在返回给调用者的Task 对象中保持休眠，直到通过await task 或task.Wait() 观察到它，一段时间以后。它可能会在完全不同的堆栈帧上被观察到，或者根本不会被观察到。我发布了有关此here 的更多详细信息。

【讨论】：

这是一个很好的观点，我没有考虑过。任何标记为 async 的方法都会有效地将任何异常编组到返回的 Task 中。谢谢！

【解决方案2】：

你为什么要问一个你可以通过简单的测试在一分钟内回答的问题？

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MainAsync().Wait();
        Console.ReadLine();
    }

    static async Task MainAsync()
    {
        await Method1();
    }

    static async Task Method1()
    {
        await Method2();
    }

    static async Task Method2()
    {
        await Method3();
    }

    static async Task Method3()
    {
        Console.Write("Start");
        await Task.Delay(1000);
        Console.Write("End");
    }
}

这会在 IL 中创建四个不同的状态机。

IL 代码必须是这种方式，因为您可以从任何地方调用方法并且它们的行为必须一致，因此任何优化都必须在 JIT 级别上完成，而不是 C# 编译器。如果您不需要await，请不要使用它 - 这是您的责任。

一个很好的例子是方法重载：

static Task Method()
{
  return Method("Default");
}

static async Task Method(string someString)
{
  await SomeThingAsync(someString);
}

它仍然是异步的，就像您在无参数方法中执行另一个 await 一样 - 但它避免了无用的状态机。

async 关键字的唯一目的是允许您在给定方法内部使用await 关键字。您仍然可以 await 一个不是 async 的方法 - 要求返回 Task，没有 async 关键字。

使用与之前相同的示例，awaits 是多余的。更简单的方法是：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        MainAsync().Wait();
        Console.ReadLine();
    }

    static async Task MainAsync()
    {
        await Method1();
        await Method2();
    }

    static Task Method1()
    {
        return Method2();
    }

    static Task Method2()
    {
        return Method3();
    }

    static async Task Method3()
    {
        Console.Write("Start");
        await Task.Delay(1000);
        Console.Write("End");
    }
}

【讨论】：