编译器会优化集合初始化吗？

Question

编译器会优化集合初始化吗？

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编译器会优化这段代码还是集合会在每次方法调用后被初始化？

private string Parse(string s)
{
    var dict = new Dictionary<string, string>
    {
        {"a", "x"},
        {"b", "y"}
    };

    return dict[s];
}

如果答案是否定的，我建议使用以下解决方案：在C#中创建常量字典。

- astef

嗯，虚拟机可能会在方法作用域之后处理它，尽管这是不确定的。 - DevEstacion

你能解释一下为什么你认为编译器会对此进行优化，以及如何进行优化吗？ - CodeCaster

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@CodeCaster 为什么：编译器可能依赖于特定的 .NET 类，这种情况很容易被检测到。如何做：将其改为静态，例如。 - astef

3个回答

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不会的。编译器本身并不知道Dictionary是什么，对于它来说，Dictionary只是一个普通的类，所以它不知道在这种特殊情况下可以重用实例。

以下是正确的做法：

public class Something
{
    private static readonly Dictionary<string, string> _dict = new Dictionary<string, string>
    {
        {"a", "x"},
        {"b", "y"}
    }

    private string Parse(string s)
    {
        return _dict[s];
    }
}

这种方法有效是因为您知道对象的作用，并且知道它永远不会被修改。

请记住以下语法：

var dict = new Dictionary<string, string>
{
    {"a", "x"},
    {"b", "y"}
}

这只是一种语法糖，其实就等同于：

var dict = new Dictionary<string, string>();
dict.Add("a", "x");
dict.Add("b", "y");

使这个方法适用于任何类，唯一的要求是该类需要：

实现 IEnumerable
有一个公共的 Add 方法。

你建议使用 switch 语句，但是 Dictionary 的方法可以更加灵活。例如，你可能想要使用不同的相等比较器（如 StringComparer.OrdinalIgnoreCase），最好让 Dictionary 使用合适的比较器来处理，而不是像 switch(value.ToLowerInvariant()) 这样的代码。

- Lucas Trzesniewski

在许多情况下，编译器依赖于特定的.NET类。为什么不使用Dictionary呢？ - astef

@astef为什么应该这样做呢？Dictionary有什么特别之处吗？为什么不用HashSet，或者OrderedDictionary，或者ConditionalWeakTable呢？这将是无穷无尽的。最好只有一些特殊的已知情况（例如Task<T>）。 - Lucas Trzesniewski

Add 方法有什么特别之处，以至于要用初始化器来替换它？老实说，我不知道。只是在问一下 :) - astef

@astef 这只是为了开发者方便而约定的惯例。当编译器看到一个初始化程序时，它会用 Add 调用替换它，但方法本身并没有什么特别之处。它可以做任何事情。编译器不关心，它只为你提供语法糖。 - Lucas Trzesniewski

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不，就目前而言，C# 不会以任何方式“优化”此代码 - 而且我严重怀疑这种情况是否会发生。

虽然你可能会认为这段特定的代码可以进行优化，但实际上它是一个边界情况，不太容易在编译时确定。举个反例 - 如果你的字符串文字之一是另一个类的成员呢？如果你有一个自定义字典（现有字典类没有特殊处理），它的构造函数做了一些奇怪的事情呢？

- decPL

“如果你的一个字符串字面量是另一个类的成员，会有什么问题吗？” - 我看不出有什么问题，你能解释一下吗？你提到了自定义字典，但普通字典呢？它已经与编译器耦合在一起了（请参见初始化器）。 - astef

想象一下，如果你有new Dictinary<String, String> { { "x", SOME_CLASS.MEMBER } }。现在当SOME_CLASS.MEMBER更改时，对Parse的后续调用应该使用新值——因此无法进行优化。 - decPL

我认为你误解了C#中的引用类型。可能的优化是将字典作为静态字段 - 它只会被初始化一次。在这种情况下，你看到什么问题？ - astef

我需要吗？那么这里有一个快速而简单的示例来说明我的观点：http://pastebin.com/pYvXe1bc - decPL

现在我明白你的意思了。当然，这种运行时值定义的情况无法进行优化。不过，它可以很容易地被检测到。 - astef

我不同意 - 如果值是只读的呢？如果它是一个返回const字面量的固定lambda表达式呢？显然这是可行的 - 没有什么魔法，但有很多情况需要考虑 - 只是为了做一些对普通开发人员来说不直观的事情。正如我之前提到的 - 编译器不能试图超越开发人员的思考 - 如果你在每个方法调用中实例化一个字典，那么你必须有你的理由。 - decPL

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可以查看英文原文，
原文链接

- Yuval Itzchakov · Accepted Answer

当遇到这样的问题时，如果您不确定答案是什么，查看“引擎盖”通常是个好主意。

启用优化器后编译器生成的是 IL 如下：

Parse:
IL_0000:  newobj      System.Collections.Generic.Dictionary<System.String,System.String>..ctor
IL_0005:  stloc.1     // <>g__initLocal0
IL_0006:  ldloc.1     // <>g__initLocal0
IL_0007:  ldstr       "a"
IL_000C:  ldstr       "x"
IL_0011:  callvirt    System.Collections.Generic.Dictionary<System.String,System.String>.Add
IL_0016:  ldloc.1     // <>g__initLocal0
IL_0017:  ldstr       "b"
IL_001C:  ldstr       "y"
IL_0021:  callvirt    System.Collections.Generic.Dictionary<System.String,System.String>.Add
IL_0026:  ldloc.1     // <>g__initLocal0
IL_0027:  stloc.0     // dict
IL_0028:  ldloc.0     // dict
IL_0029:  ldarg.1     
IL_002A:  callvirt    System.Collections.Generic.Dictionary<System.String,System.String>.get_Item
IL_002F:  ret

正如您所看到的，它每次调用newobj来分配Dictionary<K,V>，加载本地变量并每次调用Dictionary.Add在两个本地变量上（这是语法糖等效于调用Add）。它没有深入了解类型以缓存对象的创建。