方法开始时发生的C#闭包堆分配

我似乎遇到了C#编译器的一些奇怪行为

考虑以下代码示例：

static void Main(string[] args)
{
    Foo(false, 8);
}

public static void Foo(bool execute, int x)
{
    if (execute)
    {
        Task.Run(() => Console.WriteLine(x));
    }
}

---

运行此（在发行版中）显示发生了一些意外的分配。检查IL表明，闭包触发的堆分配出现在函数的最开始处，而不是在条件内：

  .method public hidebysig static void 
    Foo(
      bool execute, 
      int32 x
    ) cil managed 
  {
    .maxstack 2
    .locals init (
      [0] class Test.Program/'<>c__DisplayClass1_0' 'CS$<>8__locals0'
    )

    IL_0000: newobj       instance void Test.Program/'<>c__DisplayClass1_0'::.ctor()
    IL_0005: stloc.0      // 'CS$<>8__locals0'
    IL_0006: ldloc.0      // 'CS$<>8__locals0'
    IL_0007: ldarg.1      // x
    IL_0008: stfld        int32 Test.Program/'<>c__DisplayClass1_0'::x

    // [18 13 - 18 25]
    IL_000d: ldarg.0      // execute
    IL_000e: brfalse.s    IL_0022

    // [20 17 - 20 54]
    IL_0010: ldloc.0      // 'CS$<>8__locals0'
    IL_0011: ldftn        instance void Test.Program/'<>c__DisplayClass1_0'::'<Foo>b__0'()
    IL_0017: newobj       instance void [mscorlib]System.Action::.ctor(object, native int)
    IL_001c: call         class [mscorlib]System.Threading.Tasks.Task [mscorlib]System.Threading.Tasks.Task::Run(class [mscorlib]System.Action)
    IL_0021: pop          

    // [22 9 - 22 10]
    IL_0022: ret          

  } // end of method Program::Foo

.method公共隐藏静态void
福(
布尔执行，
int32 x
)cil管理
{
.maxstack 2
.init(
[0]类测试。程序/'c_uudisplayClass1_0''CS$8_ulocals0'
)
IL_0000:newobj实例void Test.Program/'c_udisplayClass1_0'：.ctor（）
IL_0005:stloc.0/'CS$8__locals0'
IL_0006:ldloc.0/'CS$8__locals0'
IL_0007:ldarg.1//x
IL_0008:stfld int32 Test.Program/'c__DisplayClass1_0'：：x
// [18 13 - 18 25]
IL_000d:ldarg.0//执行
ILU 000e:brfalse.s ILU 0022
// [20 17 - 20 54]
IL_0010:ldloc.0/'CS$8_ulocals0'
IL_0011:ldftn实例无效测试。程序/'c_显示类1_0'：：'b_0'（）
IL_0017:newobj实例无效[mscorlib]系统。操作：：.ctor（对象，本机int）
IL_001c:调用类[mscorlib]System.Threading.Tasks.Task[mscorlib]System.Threading.Tasks.Task:：Run（类[mscorlib]System.Action）
IL_0021：流行音乐
// [22 9 - 22 10]
IL_0022:ret
}//方法结束程序：：Foo

---

我是不是遗漏了什么，有人能解释这种奇怪的行为吗？Roslyn是否可能生成为闭包分配的代码，而不管我们是否实际执行闭包？

这种行为是出于设计

当方法具有闭包时，闭包内使用的所有变量都必须是闭包类的一部分（以便lambda可以访问其当前值）

如果编译器没有立即分配闭包，那么在创建闭包实例时，它必须将本地变量中的值复制到闭包类上的字段，这将浪费时间和内存

---

如果多个具有不同可达性（或者更糟糕的是，嵌套范围）的lambda靠近同一个变量，这也会使codegen的风险更大、更复杂。

正如SLacks所述，这种行为是设计的，因为x是函数的一个参数

但是，分配可以“移动到”以下条件：

public static void Foo(bool execute, int x)
{
    if (execute)
    {
        int localx = x;
        Task.Run(() => Console.WriteLine(localx));
    }
}

---

在这个特定场景中，转换是安全的，因为x在Foo的主体内和lambda中都没有修改。此外，if语句不是在循环中执行的（在这种情况下，转换实际上可能会增加分配的数量）。编译器不会为您进行分析，但您可以。

闭包显然需要关闭它们使用的变量—我理解这一部分。我不明白的是，在方法开始时会发生什么操作，不能推迟到以后，当实际使用该方法时…局部变量值似乎也被复制到了方法开始时的代码中，所以我不明白你在第二句话中指的是什么样的额外副本。将值从本地复制到闭包类不仅代价高昂，而且在语义上也不正确。闭包的思想是关闭变量，而不是值，因此如果复制值，则不会观察到闭包外部局部变量的更改，也不会观察到闭包中所做的更改。@ShayRojansky:否；局部变量只存在于闭包中，因此没有可复制的内容（参数除外）；如果在

if

之后修改

x

，codegen将需要检查闭包是否存在，以找出要写入的内容，这很可怕。“发生了一些意外的分配”-也可能意味着预期是错误的。谢谢，是的，这就是我最终写东西的原因。不过，我最惊讶的是编译器没有为我这样做，我想知道是否有理由阻止它这样做。毕竟，它执行词法分析是为了知道变量定义的最高词法范围（在我的例子中是方法体，因为x是一个参数），它还可以检测变量使用的最高词法范围并在那里分配。@ShayRojansky编译器不需要理由不做某事。事实上，情况正好相反：默认情况下，功能未实现。请看，这种回答并没有多大帮助。我要问的是（显然）是否有充分的理由不实施这种优化，这种优化在某些情况下会减少堆分配，而不会立即产生明显的负面影响。这可能是因为该功能的复杂性无法保证性能的提高，或者是我没有考虑过的其他问题（这就是我询问社区的原因）。如果它不存在的唯一原因是没有人这样做，那么它可能会成为Roslyn的一个好问题。那么为什么不实施它，并在现实世界的程序中衡量性能提升？我相信你会发现1）分析、开发和测试功能比你想象的要复杂；2） 在现实世界中，项目的好处比你想象的要少。好处如此之低的原因之一是，您可以轻松地自己进行优化，而不会显著降低代码的可读性。很多事情使它变得复杂。例如，如果这不是一个

if

语句，而是一个

while

循环（或循环中的if），那么相同的转换可能会使性能更差。您对循环的评论就是我想要的答案，谢谢您。。。