.NET语言中a += b与a = a + b的编译结果必然相同

 

.NET语言中a += b与a = a + b的编译结果必然相同

在博客园首页精华区看到lerit的文章"A+=B和A=A+B真的有区别吗"。大赞其中求真求实的实验精神！只是看完文章之后，窃以为lerit的实验方法有一些缺陷。个人认为，MSIL基于栈模型这一点就注定了.NET语言中a += b和a = a + b的编译结果必然相同。在此贴出自己的分析和实验方法，希望能抛砖引玉。

假设a, b是整形数，我对于a += b比a = a + b效率更高的说法是这样理解的：从C语言编译器的角度考虑，当a恰好占用寄存器eax，b占用ebx时，对于语句a += b，很自然的编译为add eax, ebx就万事大吉了。但对于a = a + b，编译器可能会自动生成一个临时变量c以方便编译，亦即这会当成c = a + b; a = c;来编译。(以前学编译原理的时候写过编译器，这个做法能减少编译器的复杂程度，可能被一些编译器采用）这样生成的汇编码是：

mov ecx, eax ;暂存a，此时a占用eax和ecx

add eax, ebx ;做加法，此时c占用eax，a占用ecx

mov ecx, eax ;a = c，此时a占用ecx，c作为编译时产生的临时变量销毁

从这个角度看来a += b和a = a + b的效率差异还是挺大的。当然，从这个分析出发，要想a += b比a = a + b优越，需要满足一个比较苛刻的条件：a正好分配到eax上。而且要求编译器没有做相关优化(比如说看到a = a + b自动当成a += b来处理）。

但是注意，以上分析所立足的基础是a, b是整型变量，亦即用一条汇编指令就能完成a + b的运算。可是文中所用的数据结构是string。在这样的情况下，编译器必须要用函数调用来完成"+"的运算。因此add eax, ebx的简便解法此时就不存在了，编译器被迫需要进行压栈，调用函数，弹栈，赋值的操作，这可能是为何lerit无法观察到a += b优于a = a + b的原因。

问题到这里还没有结束。如果以上分析成立的话，那么当我们把程序中string换成int，应该就能观察到a += b的MSIL码优于a = a + b了。可是实验结果并不是这样，二者的MSIL码仍然是相同的。究其原因，是因为MSIL和Intel汇编的模型不同。MSIL全部指令都是基于栈，而没有寄存器的概念。例如它的add指令干的事就是弹栈，弹栈，相加，压栈，有点调用函数的意味。在这样的情况下，add eax, ebx的简便方法仍然不存在，因此a += b和a = a + b的结果相同也是可以理解的了。换言之，在.net语言下，a += b和a = a + b的编译结果必然是相同的。

个人浅见，谨供参考，欢迎拍砖！

在博客园首页精华区看到lerit的文章"A+=B和A=A+B真的有区别吗"。大赞其中求真求实的实验精神！只是看完文章之后，窃以为lerit的实验方法有一些缺陷。个人认为，MSIL基于栈模型这一点就注定了.NET语言中a += b和a = a + b的编译结果必然相同。在此贴出自己的分析和实验方法，希望能抛砖引玉。

假设a, b是整形数，我对于a += b比a = a + b效率更高的说法是这样理解的：从C语言编译器的角度考虑，当a恰好占用寄存器eax，b占用ebx时，对于语句a += b，很自然的编译为add eax, ebx就万事大吉了。但对于a = a + b，编译器可能会自动生成一个临时变量 c 以方便编译，亦即这会当成c = a + b; a = c;来编译。(以前学编译原理的时候写过编译器，这个做法的确能减少编译器的复杂程度，可能被一些编译器采用）这样生成的汇编码是：

 

mov ecx, eax ;暂存a，此时a占用eax和ecx
add eax, ebx ;做加法，此时c占用eax，a占用ecx
mov ecx, eax ;a = c，此时a占用ecx，c作为编译时产生的临时变量销毁

 

从这个角度看来a += b和a = a + b的效率差异还是挺大的。当然，从这个分析出发，要想a += b比a = a + b优越，需要满足一个比较苛刻的条件：a正好分配到eax上。而且要求编译器没有做相关优化(比如说看到a = a + b自动当成a += b来处理）。

但是注意，以上分析所立足的基础是a, b是整型变量，亦即用一条汇编指令就能完成a + b的运算。可是文中所用的数据结构是string。在这样的情况下，编译器必须要用函数调用来完成"+"的运算。因此add eax, ebx的简便解法此时就不存在了，编译器被迫需要进行压栈，调用函数，弹栈，赋值的操作，这可能是为何lerit无法观察到a += b优于a = a + b的原因。

问题到这里还没有结束。如果以上分析成立的话，那么当我们把程序中string换成int，是否就能观察到a += b的MSIL码优于a = a + b了呢？可是实验结果并不是这样，二者的MSIL码仍然是相同的。

 

  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ldc.i4.1
  IL_0002:  stloc.0
  IL_0003:  ldc.i4.2
  IL_0004:  stloc.1
  IL_0005:  ldloc.0
  IL_0006:  ldloc.1
  IL_0007:  add
  IL_0008:  stloc.0
  IL_0009:  ldloc.0
  IL_000a:  stloc.2
  IL_000b:  br.s       IL_000d
  IL_000d:  ldloc.2
  IL_000e:  ret

 

究其原因，是因为MSIL和Intel汇编的模型不同。MSIL全部指令都是基于栈，而没有寄存器的概念。例如它的add指令干的事就是弹栈，弹栈，相加，压栈，有点调用函数的意味。在这样的情况下，add eax, ebx的简便方法仍然不存在，因此a += b和a = a + b的结果相同也是可以理解的了。换言之，在.net语言下，a += b和a = a + b的编译结果必然是相同的。

个人浅见，谨供参考，欢迎拍砖！(感觉对a += b相比于a = a + b优越性的分析可能还是有问题)