C# 编译器或 Jitter 会优化此类算术运算吗？

Question

假设我有这样的东西：

for (int i = 0; i < 1001; i++)
{
    double step = i / 1000.0;

    // do some math here
}

基本转向：

double step = i / 1000.0;

进入这个：

double step = i * 0.001;

我不确定是否可以在不改变程序结果的情况下进行这种更改，但想知道 C# 编译器或抖动是否会执行类似的操作？如果没有，为什么？我认为要么不值得，要么他们还没有添加此优化。

Answer 1

让我们把它分成几个问题：

抖动可以合法的把

d / 1000.0

变成

d * 0.001

吗？

不，因为这两个计算给出不同的结果。请记住，浮点数是二进制分数，而不是十进制分数； 0.001 作为双精度数并不完全等于 1 / 1000，而 0.333333333 作为双精度数则不完全等于 1 / 3。0.001 是可以用 52 个二进制位表示的最接近 1/1000 的分数。因此，存在 x / 1000.0 不等于 x * 0.001 的值。

抖动可以合法的把

d / 2.0

变成

d * 0.5

吗？

是的。在这种情况下，这些值可以精确地用二进制表示，因为 1/2 的底部有 2 的小幂。

抖动还可以将整数除法和乘法（如

x / 2

或

x * 2

）更改为

x >> 1

或

x << 1

。

在合法的情况下抖动真的会这样做吗？

我不知道。试试吧！

您需要做的是编译“零售”程序，然后启动它而不是在调试器中并运行它，直到您知道有问题的代码已被编译。然后连接调试器并检查抖动代码。如果抖动知道附加了调试器，它会生成更糟糕的代码，因为它试图生成更容易调试的代码。

我认为要么不值得，要么他们还没有添加此优化。

对于除法到乘法的情况，您假设乘法比除法更快。现代芯片在这两方面都非常出色。尽管除法通常确实需要更多的位运算，但差异可能可以忽略不计。

Answer 2

你可以尝试一下，但我今天感觉很慷慨，所以我为你做了。

测试1：

    static void Test1(int i)
    {
        double x = i / 1000.0;
        if (x == 0)
            throw new Exception();
    }

（抛出的目的是为了在正确的时刻轻松连接调试器）

反汇编（64位）：

cvtsi2sd    xmm0,dword ptr [rsp+60h] 
divsd       xmm0,mmword ptr [000000C8h] 

反汇编（32位）：

fild        dword ptr [ebp-4] 
fdiv        dword ptr ds:[0460012Ch] 

好的，测试代码2：

i / 2.0

反汇编（64位）：

cvtsi2sd    xmm0,dword ptr [rsp+60h] 
divsd       xmm0,mmword ptr [000000C8h] 

反汇编（32位）：

fild        dword ptr [ebp-4] 
fdiv        dword ptr ds:[0460012Ch] 

结论：不，JIT编译器没有做这个优化。
有关系吗？不经常。您可以通过编写

i * (1 / 1000.0)

或类似的内容轻松“修复”它（在这种情况下，必须强制折叠 - 不要删除括号）。

JIT 编译器会对整数进行这种优化。

Answer 3

我从这两种方法开始：

public static double Division(double i)
{
    return i / 1000.0;
}

public static double Multiplication(double i)
{
    return i * 0.001;
}

编译，然后在ILSpy中打开程序集。 这是生成的 IL：

.method public hidebysig static 
    float64 Division (
        float64 i
    ) cil managed 
{
    // Method begins at RVA 0x2052
    // Code size 12 (0xc)
    .maxstack 8

    IL_0000: ldarg.0
    IL_0001: ldc.r8 1000
    IL_000a: div
    IL_000b: ret
} // end of method Program::Division

.method public hidebysig static 
    float64 Multiplication (
        float64 i
    ) cil managed 
{
    // Method begins at RVA 0x205f
    // Code size 12 (0xc)
    .maxstack 8

    IL_0000: ldarg.0
    IL_0001: ldc.r8 0.001
    IL_000a: mul
    IL_000b: ret
} // end of method Program::Multiplication

如您所见，它不会将乘法更改为除法或将除法更改为乘法。 不过，我不清楚一个操作如何相对于另一个操作进行优化。

编辑：忘记了抖动。 嗯，这取决于平台。 所以我想，除非你是埃里克·利珀特，否则根本不可能回答。

Answer 4

这就是你要问的吗？ 我有点不确定..

for(double i = .001; i < 1.001; i+=.001){
    //TODO: Implement
}