C#与C ++性能 – 为什么.NET不执行最基本的优化(如死代码消除)?

我非常怀疑C#或.NET JIT编译器是否执行任何有用的优化,更不用说如果它们实际上与C ++编译器中最基本的编译器竞争。

考虑这个非常简单的程序,我方便地在C ++和C#中都有效:

#if __cplusplus #else static class Program { #endif static void Rem() { for (int i = 0; i < 1 << 30; i++) ; } #if __cplusplus int main() #else static void Main() #endif { for (int i = 0; i < 1 << 30; i++) Rem(); } #if __cplusplus #else } #endif 

当我在发布模式下在最新版本的C#(VS 2013)中编译并运行它时,它不会在任何合理的时间内终止。

编辑 :这是另一个例子:

 static class Program { private static void Test2() { } private static void Test1() { #if TEST Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); Test2(); #else Test2(); #endif } static void Main() { for (int i = 0; i < 0x7FFFFFFF; i++) Test1(); } } 

当我运行这个时,如果定义了TEST ,则需要更长的时间,即使所有内容都是无操作且应该内联Test2

然而,即使是我能掌握的最古老的C ++编译器 ,也可以优化所有内容,使程序立即返回。

什么阻止.NET JIT优化器能够进行这样简单的优化? 为什么?

.NET JIT是一个糟糕的编译器,这是事实。 幸运的是,一个新的JIT( RyuJIT )和一个似乎基于VC编译器的NGEN正在开发中(我相信这是Windows Phone云编译器使用的)。

虽然它是一个非常简单的编译器,它可以内联小函数并在一定程度上消除无副作用的循环。 它并不是很好,但它发生了。

在我们进入详细的调查结果之前,请注意x86和x64 JIT是不同的代码库,执行方式不同并且有不同的错误。


测试1:

您以32位模式在发布模式下运行程序。 我可以使用32位模式在.NET 4.5上重现您的发现。 是的,这很尴尬。

但是在64位模式下,第一个示例中的Rem是内联的,并且删除了两个嵌套循环的最里面:

在此处输入图像描述

我已经标记了三个循环指令。 外环仍在那里。 我认为这在实践中并不重要,因为你很少有两个嵌套的死循环。

注意,循环展开4次,然后展开的迭代折叠成单次迭代(展开生成i += 1; i+= 1; i+= 1; i+= 1;并且折叠为i += 4; )。 当然,整个循环可以被优化掉,但JIT确实执行了实践中最重要的事情:展开循环和简化代码。

我还在Main添加了以下内容,以便于调试:

  Console.WriteLine(IntPtr.Size); //verify bitness Debugger.Break(); //attach debugger 

测试2:

我无法在32位或64位模式下完全重现您的发现。 在所有情况下, Test2都内联到Test1使其成为一个非常简单的function:

在此处输入图像描述

Main在循环中调用Test1 ,因为Test1太大而不能内联(因为非简化的大小很重要,因为方法是单独JIT的)。

当你在Test1只有一个Test2调用时,这两个函数都足够小,无法内联。 这使得JIT for Main能够发现该代码中根本没有进行任何操作。


最后的答案:我希望我能够了解正在发生的事情。 在这个过程中,我确实发现了一些重要的优化。 JIT不是很彻底和完整。 如果在第二次智能传递中仅执行相同的优化,则可以在此处简化更多优化。 但是大多数程序只需要通过所有简化器。 我同意JIT团队在这里做出的选择。

那么为什么JIT如此糟糕? 一部分是它必须快速,因为JITing对延迟敏感。 另一部分是它只是一个原始的JIT,需要更多的投资。