异步函数可以进行内联优化吗？

Question

内联函数是一种编译器优化，它用被调用者的主体替换了函数调用站点。此优化支持常规C#函数。

支持C# 5.0中async-await模式的异步函数具有特殊声明，涉及async修饰符和使用Task<>包装返回值。

异步函数能否被内联呢？

示例：

假设我有以下函数：

private async Task<int> CalleeAsync() {
    return await SomeOperationAsync();
}

private async Task<int> CallerAsync() {
    return await CalleeAsync();
}

他们能被优化为：

private async Task<int> CallerAsync() {
    return await SomeOperationAsync();
}

额外学分：

如果支持，是编译器？JIT？还是我可以决定哪些内容进行内联？

如果不支持，我应该担心这个问题吗？是否应该避免为了可读性而添加过多的包装器？

- talkol

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私有任务<int> CalleeAsync() { 返回 SomeOperationAsync(); } - I4V

当然。请记住，这只是一个简单的概念示例。实际情况可能会稍微复杂一些 :) - talkol

Answer 1

考虑到async/await引起的转换的复杂性，我认为该代码不适合内联化：async/await会使您的方法转换为一个隐藏类，并且您的代码变成了状态机，其中代码的各个部分变成了不同的状态。

举个例子，一个简单的方法CalleeAsync()被转换成了一个类似怪物的东西：

[CompilerGenerated]
private sealed class <CalleeAsync>d__2
{
    private int <>1__state;
    private bool $__disposing;
    public System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder<int> $builder;
    public Action <>t__MoveNextDelegate;
    public Program <>4__this;
    private TaskAwaiter<int> <a1>t__$await4;
    public void MoveNext()
    {
        int result2;
        System.Runtime.CompilerServices.AsyncTaskMethodBuilder<int> asyncTaskMethodBuilder;
        try
        {
            int num = this.<>1__state;
            if (num != 1)
            {
                if (this.<>1__state == -1)
                {
                    return;
                }
                this.<a1>t__$await4 = this.<>4__this.SomeOperationAsync().GetAwaiter<int>();
                if (!this.<a1>t__$await4.IsCompleted)
                {
                    this.<>1__state = 1;
                    this.<a1>t__$await4.OnCompleted(this.<>t__MoveNextDelegate);
                    return;
                }
            }
            else
            {
                this.<>1__state = 0;
            }
            int result = this.<a1>t__$await4.GetResult();
            this.<a1>t__$await4 = default(TaskAwaiter<int>);
            result2 = result;
        }
        catch (Exception exception)
        {
            this.<>1__state = -1;
            asyncTaskMethodBuilder = this.$builder;
            asyncTaskMethodBuilder.SetException(exception);
            return;
        }
        this.<>1__state = -1;
        asyncTaskMethodBuilder = this.$builder;
        asyncTaskMethodBuilder.SetResult(result2);
    }
    [DebuggerHidden]
    public void Dispose()
    {
        this.$__disposing = true;
        this.MoveNext();
        this.<>1__state = -1;
    }
    [DebuggerHidden]
    public <CalleeAsync>d__2(int <>1__state)
    {
        this.<>1__state = <>1__state;
    }
}

请注意，在这台机器上我仍然安装了带有Async CTP的Visual Studio 2010，使用.NET 4.5生成的代码可能会不同。

你觉得像这样的东西可以内联吗？

- xanatos

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如果我必须说出我的想法，我猜测大多数编译器优化都是不可能的 :) 如果编译器在编译成这个状态机之前尝试内联会怎样呢？我可以看到这种情况发生在预处理器层面上（如果存在的话），尽管我不太清楚我在说什么。 - talkol

@talkol C#编译器并不特别花哨，很少修改太多的代码。我认为它不会进行内联（我认为是JIT在内联代码）。 - xanatos

Answer 2

C#编译器会为“简单”的await创建相当多的IL代码，xanatos已经展示了将该IL代码翻译回C#后的样子。由于JIT编译器（即执行内联的编译器）有严格的内联规则，我怀疑它不会内联所有的代码。

这里是一些JIT内联规则（这些规则可能不适用于当前的JIT，但是是一个很好的起点）。在这里，我已经看到两个违反的规则：我们有超过32字节的IL代码和一个异常处理块。

- cremor