C#到CIL Boxing与ToString的成本

Question

我正在通过C# (第4版)阅读“CLR”一书，不是作为C#的新手，而是作为一个懂语言的人，试图提高我对CLR的基本功能的理解。

无论如何，在本书中，在讨论值类型的装箱/取消装箱时，给出了一个示例(pg127-131)，该示例的结尾是对Console.WriteLine的调用，并将值类型连接到作为参数传递的字符串。

这本书解释了装箱和取消装箱/复制操作会造成开销，我已经知道了这一点，但它随后指出，可以通过在传入的值类型上运行.ToString()来优化示例。

我创建了一个示例程序并编译了它，然后使用ILDASM检查它生成的IL。ToString的版本本质上是相同的，但是将"box“指令替换为对ToString的”调用“(没有震惊)。

我在一个100000次运行的循环中对代码进行了基准测试，没有差别(它波动于哪一个运行得更快)。我意识到，其他因素在基准测试(缓存等)中起作用，但顺便说一句，这本书解释说，即使是在一个幼稚的基准中，我也希望在避免使用“盒子”指令时会看到显著的不同。

仅仅是调用一个函数不是更好吗？在ToString中是否有一种拳击操作可以抵消这些好处，而这本书却是错的呢？有人能解释一下这件事吗？

以下是两个ILDASM读物，供参考：

.method private hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed
{
  .entrypoint
  // Code size       24 (0x18)
  .maxstack  2
  .locals init (int32 V_0)
  IL_0000:  ldc.i4.4
  IL_0001:  stloc.0
  IL_0002:  ldloc.0
  IL_0003:  box        [mscorlib]System.Int32
  IL_0008:  ldstr      "."
  IL_000d:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(object,
                                                              object)
  IL_0012:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
  IL_0017:  ret
} // end of method Program::Main

.method private hidebysig static void  Main(string[] args) cil managed
{
  .entrypoint
  // Code size       25 (0x19)
  .maxstack  2
  .locals init (int32 V_0)
  IL_0000:  ldc.i4.4
  IL_0001:  stloc.0
  IL_0002:  ldloca.s   V_0
  IL_0004:  call       instance string [mscorlib]System.Int32::ToString()
  IL_0009:  ldstr      "."
  IL_000e:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(string,
                                                              string)
  IL_0013:  call       void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
  IL_0018:  ret
} // end of method Program::Main

Answer 1

CLR可能会内联对string.Concat(object,object)的调用，这将产生与“优化”版本相同的代码。请注意，C#编译器将把许多这类优化留给CLR，因为它有更好的工具可供使用。

除了一对空检查(这将被优化出)之外，它只调用string.Concat(left.ToString(),right.ToString())，这将被简化为string.Concat(left,right.ToString())，因为CLR会看到ToString()只返回this。

因此，在这两种情况下，执行的代码可能是相同的。

Answer 2

您忽略了这样一个事实，即String.Concat将对提供的object参数在内部调用ToString：

public static String Concat(Object arg0, Object arg1) {
    Contract.Ensures(Contract.Result<String>() != null);
    Contract.EndContractBlock();

    if (arg0 == null)
    {
        arg0 = String.Empty;
    }

    if (arg1==null) {
        arg1 = String.Empty;
    }
    return Concat(arg0.ToString(), arg1.ToString());
}

因此，call指令无论如何都会存在，但是它隐藏在Concat方法调用中。

调用ToString会选择不同的Concat重载，并且这个重载不会在内部调用ToString。

IL_000d:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(object, object)

与

IL_000e:  call       string [mscorlib]System.String::Concat(string, string)