结合内联和非可变布尔模块属性的场景中的 JIT 优化

Question

在下面的程序中，

module Program

let condition = System.DateTime.Now.Millisecond % 2 = 0

let inline reliesOnCondition (x:int) =
    if condition then
        printfn "%i" x

[<EntryPoint>]
let main args =
    reliesOnConditional System.DateTime.Now.Second
    0

如果 condition 在模块加载时结果为 false，JIT 是否会优化掉表达式 reliesOnCondition System.DateTime.Now.Second？

Answer 1

没有*。当 F# 为程序发出 IL 时，对 condition 的所有访问都是通过属性访问器完成的。由于这个额外的间接层，JIT 引擎无法优化掉reliesOnCondition 的整个主体。

让我展示一下我是如何发现这一点的。 （也在old blog 帖子中列出。）

创建新的 F# 项目“SOQ”

构建我们的 F# 应用程序。我只是将条件硬编码为false。

module Program

let condition = false

let inline reliesOnCondition (x:int) =
    if condition then
        printfn "%i" x

[<EntryPoint>]
let main args =
    printfn "(attach a debugger and press any key)"
    System.Console.ReadKey(true) |> ignore

    reliesOnCondition System.DateTime.Now.Second
    0

反汇编它并用 PDB 中的 IL 操作码重新组装它

接下来使用ildasm 使用/SOURCE 参数反汇编IL 二进制文件。这不仅会为您提供源代码的 IL 转储，还包括作为 cmets 保留的原始源代码。

ildasm SOQ.exe /OUT=SOQ-annotated.exe.il /SOURCE

从 IL 重新组装我们的二进制文件

接下来使用ilasm 重新组装IL 二进制文件，但传入/DEBUG 标志以获得PDB。生成的应用程序将具有 两个 级别的代码。首先，原始的F#将作为cmets保留，实际代码将是IL指令。

ilasm SOQ-annotated.exe.il /DEBUG

运行进程并附加 Visual Studio 调试器

运行新注释的程序。这将导致应用程序像往常一样进行 JIT-ted。接下来，将 Visual Studio 调试器附加到活动进程。

单步调试代码

在 VS 调试器中查看 IL 转储是不够的。右键单击“堆栈跟踪”窗口并检查 Go To Disassembly。这将为您显示实际的 x86 指令。

这里是 x86 操作码转储。请注意顶部的原始 F# 源代码行 (ildasm /SOURCE)、其下方的 IL 指令 (ilasm /DEBUG) 以及下方的 x86 指令（由 Visual Studio 提供）。

//000014:     reliesOnCondition System.DateTime.Now.Second
    IL_0026:  call       valuetype [mscorlib]System.DateTime [mscorlib]System.DateTime::get_Now()
000000db  lea         ecx,[ebp-58h] 
000000de  call        595E8C00 
    IL_002b:  stloc.3
000000e3  lea         edi,[ebp-30h] 
000000e6  lea         esi,[ebp-58h] 
000000e9  movq        xmm0,mmword ptr [esi] 
000000ed  movq        mmword ptr [edi],xmm0 
    IL_002c:  ldloca.s   V_3
000000f1  lea         eax,[ebp-30h] 
000000f4  mov         dword ptr [ebp-74h],eax 
    IL_002e:  call       instance int32 [mscorlib]System.DateTime::get_Second()
000000f7  mov         ecx,dword ptr [ebp-74h] 
000000fa  call        5960A670 
000000ff  mov         dword ptr [ebp-5Ch],eax 
    IL_0033:  stloc.2
00000102  mov         eax,dword ptr [ebp-5Ch] 
00000105  mov         dword ptr [ebp-28h],eax 
    IL_0034:  call       bool Program::get_condition()
00000108  call        dword ptr ds:[004232D8h] 
0000010e  mov         dword ptr [ebp-60h],eax 
    IL_0039:  brfalse.s  IL_003d
00000111  cmp         dword ptr [ebp-60h],0 
00000115  je          0000011A 
... snip ...

如您所见，IL 指令 34 调用 Program::get_condition()，因此 JIT 没有足够的信息来正确消除无操作函数调用。 （请注意，只有函数可以标记为内联，所以你不能再进一步了。）

*在我的机器上 (x64 Win7)。 x86 和 x64 JIT 引擎以及您是否使用 NGEN 生成可执行文件之间存在差异。您的里程可能会有所不同。

Answer 2

赞成的答案不正确，属性访问器间接通常不会阻止 JIT 优化器忽略死代码。大多数简单的都被内联，它们的编译时间值被考虑在内。这意味着它不会优化表达式，因为 condition 的值仅在运行时才知道。在 condition 值已知之后代码被 jitted 的事实并没有改变这一点，优化器必须能够静态地确定值。这里只有文字就足够了，你会得到一个带有条件编译的文字（C#中的#if）。有关优化器的更多背景信息，请查看this answer。