.NET CLR虚拟机中的逃逸分析

Question

CLR编译器/JIT是否执行任何逃逸分析？例如，在Java中，似乎在循环中未逃逸的对象（例如循环变量）会在堆栈上而不是堆上分配（请参见Java中的逃逸分析）。

为了澄清，在下面的示例中，编译器是否会优化掉foo的堆分配，因为它从未逃逸出循环。

class Foo 
{ 
   int number;
   Foo(int number) { this.number = number; }
   public override string ToString() { return number.ToString(); }
}

for (int i = 0; i < 10000000; i++)
{
   Foo foo = new Foo(i);
   Console.WriteLine(foo.ToString());
}

- SimonC

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通常，循环变量是值类型，在堆栈上分配（在循环的情况下）。 - Lasse V. Karlsen

我的意思是在循环体内分配的变量。我会更新问题以澄清。 - SimonC

你是指变量吗？还是对象？（概念上非常不同） - Marc Gravell

你的 ToString() 是不正确的；应该是 public override ToString() - 强调 override。 - Marc Gravell

是的，我确实指的是对象，而不是变量。我以为对 Java 版本的问题的引用会说明这一点，但我应该使用正确的术语。像往常一样，您在 ToString() 上是正确的，我会修复代码的…… - SimonC

根据2019年12月2日的此评论：“...逃逸分析和堆栈分配目前正在运行时团队进行中”. - Branko Dimitrijevic

Answer 1

如果你是指代码中的对象（new Foo(i);），那么我的理解是：它从未在堆栈上分配，但是它将在第零代中销毁，因此回收非常高效。我不敢说我对CLI的每个黑暗角落都了如指掌，但我没有意识到任何场景会导致C#中管理的引用类型在堆栈上分配（类似于stackalloc这样的东西并不算，并且非常特定）。显然，在C++中你有更多的选择，但那不是一个托管实例。

有趣的是，在MonoTouch/AOT上，它可能会立即被回收，但那不是主要的CLI VM（而且是针对一个非常特定的场景）。

至于变量，它通常会在堆栈上（并在每个循环迭代中重新使用）- 但它可能不会。例如，如果这是一个“迭代器块”，那么所有未删除的局部变量实际上都是编译器生成状态机上的字段。更常见的是，如果变量被“捕获”（进入匿名方法或lambda表达式，两者都形成闭包），则变量会转换为在编译器生成的捕获上下文中的字段，并且每个循环迭代都是独立的（因为foo在循环内部声明）。这意味着它们在堆上是分离的。

至于i（循环变量）-如果它被捕获，那就更有趣了：

• 在C# 1.2中，捕获不存在，但根据规范，循环变量从技术上讲是每次迭代的
• 在C# 2.0到4.0中，循环变量是共享的（导致了众所周知的捕获/foreach常见问题）
• 在C# 5.0及以上版本中，循环变量再次是每次迭代的

只有在变量被捕获时，这才会有所不同，但它改变了变量在捕获上下文中体现方式的语义。

- Marc Gravell

Answer 2

值类型可能会被分配在堆栈上（但并非总是如此），但对于引用类型的实例则不是这样。事实上：

特别是，引用类型实例的存储位置总是被视为长期存在，即使它们可以被证明是短期存在。因此，它们总是放在堆上。

（Eric Lippert: 关于值类型的真相）

另外，堆栈是一个实现细节 也是一篇不错的阅读材料。

- Teudimundo

Answer 3

虽然 x86 JIT 在“内联”valuetype方面表现良好，但是您的代码片段不会被视为ToString方法，因为它将成为装箱对象上的虚拟调用。 编辑：这可能并非如此，因为您没有覆盖ToString。

然而，从我的实验中来看，x64 JIT根本不会执行这个操作。

编辑：

如果可能，请在x86和x64上测试您的代码。

- leppie

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Foo是一个类，所以我不确定这些内容有多少适用。 - Marc Gravell