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我想 ping StackOverflow 社区，看看我是否对这个简单的 C# 代码失去了理智。

我正在 Windows 7 上开发，在 .NET 4.0、x64 调试中构建它。

我有以下代码：

static void Main()
{
    double? y = 1D;
    double? z = 2D;

    double? x;
    x = y + z;
}

如果我调试并在结束大括号上放置一个断点，我希望在 Watch Window 和 Immediate Window 中 x = 3。x = null 代替。

如果我在 x86 中调试，事情似乎工作正常。x64 编译器有问题还是我有问题？

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2 回答 2

86

Douglas 对 JIT 优化死代码的回答是正确的（ x86 和 x64 编译器都会这样做）。但是，如果 JIT 编译器正在优化死代码，它会立即显而易见，因为它x甚至不会出现在 Locals 窗口中。此外，当您尝试访问监视和即时窗口时，它会给您一个错误：“名称 'x' 在当前上下文中不存在”。这不是你所描述的正在发生的事情。

您所看到的实际上是 Visual Studio 2010 中的一个错误。

首先，我尝试在我的主机上重现这个问题：Win7x64 和 VS2012。对于 .NET 4.0 目标，x当它在右花括号上中断时等于 3.0D。我决定也尝试 .NET 3.5 目标，并且将其x设置为 3.0D，而不是 null。

由于我在 .NET 4.0 之上安装了 .NET 4.5，因此无法完美重现此问题，因此我启动了一个虚拟机并在其上安装了 VS2010。

在这里，我能够重现该问题。在方法的右花括号上有一个断点Main，在监视窗口和本地窗口中，我都看到x了null. 这是它开始变得有趣的地方。我改为针对 v2.0 运行时，发现它在那里也为空。当然不可能，因为我在另一台计算机上拥有相同版本的 .NET 2.0 运行时，它成功显示为 .NETx值3.0D。

那么，发生了什么事呢？在windbg中进行了一些挖掘之后，我发现了问题：

VS2010 在实际分配 x 之前向您显示 x 的值。

我知道这不是它的样子，因为指令指针超出了该x = y + z行。您可以通过在该方法中添加几行代码来自行测试：

double? y = 1D;
double? z = 2D;

double? x;
x = y + z;

Console.WriteLine(); // Don't reference x here, still leave it as dead code

在最后一个花括号上有一个断点，locals 和 watch 窗口显示x为等于3.0D. 但是，如果您单步执行代码，您会注意到 VS2010x直到您单步执行.Console.WriteLine()

我不知道是否曾经向 Microsoft Connect 报告过这个错误，但您可能希望这样做，并以此代码为例。但是，它显然已在 VS2012 中修复，所以我不确定是否会有更新来修复此问题。

以下是 JIT 和 VS2010 中实际发生的情况

通过原始代码，我们可以看到 VS 在做什么以及为什么会出错。我们还可以看到该x变量没有得到优化（除非您已将程序集标记为在启用优化的情况下进行编译）。

首先，我们看一下IL的局部变量定义：

.locals init (
    [0] valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<float64> y,
    [1] valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<float64> z,
    [2] valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<float64> x,
    [3] valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<float64> CS$0$0000,
    [4] valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<float64> CS$0$0001,
    [5] valuetype [mscorlib]System.Nullable`1<float64> CS$0$0002)

这是调试模式下的正常输出。Visual Studio 定义在分配期间使用的重复局部变量，然后添加额外的 IL 命令以将其从 CS* 变量复制到其各自的用户定义局部变量。下面是显示这种情况的相应 IL 代码：

// For the line x = y + z
L_0045: ldloca.s CS$0$0000 // earlier, y was stloc.3 (CS$0$0000)
L_0047: call instance !0 [mscorlib]System.Nullable`1<float64>::GetValueOrDefault()
L_004c: conv.r8            // Convert to a double
L_004d: ldloca.s CS$0$0001 // earlier, z was stloc.s CS$0$0001
L_004f: call instance !0 [mscorlib]System.Nullable`1<float64>::GetValueOrDefault()
L_0054: conv.r8            // Convert to a double 
L_0055: add                // Add them together
L_0056: newobj instance void [mscorlib]System.Nullable`1<float64>::.ctor(!0) // Create a new nulable
L_005b: nop                // NOPs are placed in for debugging purposes
L_005c: stloc.2            // Save the newly created nullable into `x`
L_005d: ret

让我们用 WinDbg 做一些更深入的调试：

如果你在 VS2010 中调试应用程序并在方法结束时留下断点，我们可以轻松地以非侵入模式附加 WinDbg。

Main这是调用堆栈中方法的框架。我们关心IP（指令指针）。

0:009> !clrstack
操作系统线程 ID：0x135c (9)
子 SP IP 呼叫站点
000000001c48dc00 000007ff0017338d ConsoleApplication1.Program.Main(System.String[])
[等等...]

如果我们查看该Main方法的本机机器代码，我们可以看到在 VS 中断执行时已经运行了哪些指令：

000007ff`00173388 e813fe25f2 调用 mscorlib_ni+0xd431a0
           (000007fe`f23d31a0) (System.Nullable`1[[System.Double, mscorlib]]..ctor(Double), mdToken: 0000000006001ef2)
****000007ff`0017338d cc int 3****
000007ff`0017338e 8d8c2490000000 lea ecx,[rsp+90h]
000007ff`00173395 488b01 mov rax,qword ptr [rcx]
000007ff`00173398 4889842480000000 mov qword ptr [rsp+80h],rax
000007ff`001733a0 488b4108 mov rax,qword ptr [rcx+8]
000007ff`001733a4 4889842488000000 mov qword ptr [rsp+88h],rax
000007ff`001733ac 488d8c2480000000 lea rcx,[rsp+80h]
000007ff`001733b4 488b01 mov rax,qword ptr [rcx]
000007ff`001733b7 4889442440 mov qword ptr [rsp+40h],rax
000007ff`001733bc 488b4108 mov rax,qword ptr [rcx+8]
000007ff`001733c0 4889442448 mov qword ptr [rsp+48h],rax
000007ff`001733c5 eb00 jmp 000007ff`001733c7
000007ff`001733c7 0f28b424c0000000 movaps xmm6,xmmword ptr [rsp+0C0h]
000007ff`001733cf 4881c4d8000000 添加 rsp,0D8h
000007ff`001733d6 c3 ret

使用我们从!clrstackin获得的当前 IP Main，我们看到在调用的构造函数之后直接在指令上暂停执行。System.Nullable<double>（int 3是调试器用来停止执行的中断）我已经用 * 包围了该行，您也可以L_0056在 IL 中匹配该行。

随后的 x64 程序集实际上将其分配给局部变量x。我们的指令指针还没有执行该代码，所以 VS2010x在本地代码分配变量之前过早地中断。

编辑：在 x64 中，int 3指令放在赋值代码之前，如上所示。在 x86 中，该指令放在赋值代码之后。这就解释了为什么 VS 只在 x64 中早期中断。很难说这是 Visual Studio 还是 JIT 编译器的错。我不确定哪个应用程序插入断点挂钩。

于 2012-11-30T18:38:43.693 回答
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众所周知，x64 JIT 编译器在优化方面比 x86 更积极。（可以参考“<a href="http://blogs.msdn.com/b/clrcodegeneration/archive/2009/08/13/array-bounds-check-elimination-in-the-clr.aspx" rel ="nofollow noreferrer">CLR 中的数组边界检查消除”，适用于 x86 和 x64 编译器生成语义不同的代码的情况。）

在这种情况下，x64 编译器会检测到它x永远不会被读取，并完全取消它的赋值；这在编译器优化中称为死代码消除。为防止这种情况发生，只需在赋值后添加以下行：

Console.WriteLine(x);

您将观察到，不仅3打印了正确的值，而且在引用它的调用之后，该变量x也会在调试器中显示正确的值（编辑） 。Console.WriteLine

编辑：Christopher Currens 提供了另一种解释，指向 Visual Studio 2010 中的错误，这可能比上述更准确。

于 2012-11-30T15:45:58.690 回答