Чому компілятор C # перекладає це! = Порівняння так, ніби це порівняння?

Я випадково виявив, що компілятор C # перетворює цей метод:

static bool IsNotNull(object obj)
{
    return obj != null;
}

… У цей CIL :

.method private hidebysig static bool IsNotNull(object obj) cil managed
{
    ldarg.0   // obj
    ldnull
    cgt.un
    ret
}

… Або, якщо ви хочете переглянути декомпільований код C #:

static bool IsNotNull(object obj)
{
    return obj > null;   // (note: this is not a valid C# expression)
}

Як так, що !=" >" перекладається як " "?

Коротка відповідь:

В IL немає інструкції "порівняти не рівне", тому !=оператор C # не має точної відповідності і не може бути перекладений буквально.

Однак існує інструкція "порівняти-рівну" ( ceqпряма відповідність ==оператору), тому в загальному випадку x != yперекладається як її трохи довший еквівалент (x == y) == false.

Існує також інструкція "порівняти-перевищувати", ніж в IL ( cgt), яка дозволяє компілятору приймати певні ярлики (тобто генерувати коротший код IL), одна з яких полягає в тому, що порівняння нерівності об'єктів проти нуля, obj != nullпереводиться так, ніби вони " obj > null".

Розглянемо детальніше.

Якщо в IL немає інструкції "порівняти-не-рівну", то як компілятор переведе наступний метод?

static bool IsNotEqual(int x, int y)
{
    return x != y;
}

Як вже було сказано вище, компілятор перетворить x != yна (x == y) == false:

.method private hidebysig static bool IsNotEqual(int32 x, int32 y) cil managed 
{
    ldarg.0   // x
    ldarg.1   // y
    ceq
    ldc.i4.0  // false
    ceq       // (note: two comparisons in total)
    ret
}

Виявляється, компілятор не завжди створює цю досить довгу модель. Давайте подивимося, що станеться, коли ми замінимо yна постійне 0:

static bool IsNotZero(int x)
{
    return x != 0;
}

Отриманий ІЛ дещо коротший, ніж у загальному випадку:

.method private hidebysig static bool IsNotZero(int32 x) cil managed 
{
    ldarg.0    // x
    ldc.i4.0   // 0
    cgt.un     // (note: just one comparison)
    ret
}

Компілятор може скористатися тим, що підписані цілі числа зберігаються в доповненнях двох (де, якщо отримані бітові шаблони інтерпретуються як цілі числа без підпису - це те, що .unозначає - 0 має найменше можливе значення), тому він перекладається x == 0так, ніби unchecked((uint)x) > 0.

Виявляється, компілятор може зробити те саме для перевірки нерівності щодо null:

static bool IsNotNull(object obj)
{
    return obj != null;
}

Компілятор видає майже той самий ІЛ, що і для IsNotZero:

.method private hidebysig static bool IsNotNull(object obj) cil managed 
{
    ldarg.0
    ldnull   // (note: this is the only difference)
    cgt.un
    ret
}

Мабуть, компілятору дозволено припустити, що бітова модель nullпосилання є найменшим шаблоном бітів, можливим для будь-якого посилання на об'єкт.

Цей ярлик явно згадується в Анотованому стандарті загальної мовної інфраструктури (1-е видання від жовтня 2003 р.) (На стор. 491, як виноска до таблиці 6-4, "Бінарні порівняння або операції з філіями"):

" cgt.unдозволено і перевірено в ObjectRefs (O). Це зазвичай використовується при порівнянні ObjectRef з null (немає інструкції" порівняти-не-рівно ", яка в іншому випадку була б більш очевидним рішенням."