为什么将 double 转换为 double 会发出 conv.r8 IL 指令-解网

问：

C# 编译器在从进行转换时是否发出 conv.r8 ？double -> double

这看起来完全没有必要（从 int -> int、char -> char 等进行转换）不会发出等效的转换指令（如您在为该方法生成的 IL 中看到的那样）。I2I()

class Foo
{
    double D2D(double d) => (double) d;
    int I2I(int i) => (int) i;
}

导致 IL：

.class private auto ansi '<Module>'
{
} // end of class <Module>

.class private auto ansi beforefieldinit Foo
    extends [System.Private.CoreLib]System.Object
{
    // Methods
    .method private hidebysig 
        instance float64 D2D (
            float64 d
        ) cil managed 
    {
        // Method begins at RVA 0x2050
        // Code size 3 (0x3)
        .maxstack 8

        IL_0000: ldarg.1
        IL_0001: conv.r8
        IL_0002: ret
    } // end of method Foo::D2D

    .method private hidebysig 
        instance int32 I2I (
            int32 i
        ) cil managed 
    {
        // Method begins at RVA 0x2054
        // Code size 2 (0x2)
        .maxstack 8

        IL_0000: ldarg.1
        IL_0001: ret
    } // end of method Foo::I2I

    .method public hidebysig specialname rtspecialname 
        instance void .ctor () cil managed 
    {
        // Method begins at RVA 0x2057
        // Code size 8 (0x8)
        .maxstack 8

        IL_0000: ldarg.0
        IL_0001: call instance void [System.Private.CoreLib]System.Object::.ctor()
        IL_0006: nop
        IL_0007: ret
    } // end of method Foo::.ctor

} // end of class Foo

您也可以使用上面的代码。

C# 编译 CIL 中间语言

从 to 或 to on 的显式标识转换非常量必须保留为转换。隐式标识转换可以是优化走。为什么？因为具有与不同的语义。前者四舍五入到 64 位精度;后者允许使用更高的如果注册了 D1，则为精确数学。doubledoublefloatfloat(double)d1 + d2d1 + d2

（强调和格式我的。

这里需要注意的重要一点是“允许使用更高精度的数学”。要理解为什么会这样，我们需要了解运行时如何在低层次上表示不同的类型。.NET 运行时使用的虚拟机是基于堆栈的，所有中间值都进入所谓的评估堆栈。（不要与处理器的调用堆栈混淆，后者在运行时可能用于也可能不用于评估堆栈上的内容。

分区 I §12.3.2.1 评估堆栈（第 88 页）描述了评估堆栈，并列出了堆栈上可以表示的内容：

虽然 CLI 通常支持 §12.1 中描述的全套类型，但 CLI 处理评估堆栈以一种特殊的方式。虽然某些 JIT 编译器可能会更详细地跟踪堆栈上的类型，但仅 CLI 要求值为以下值之一：

int64，一个 8 字节有符号整数

int32，一个 4 字节有符号整数

native int，则为 4 个字节或 8 个字节的有符号整数，以目标体系结构更方便者为准

F，浮点值（float32、float64 或底层硬件支持的其他表示形式）

&、托管指针

O、对象引用

*，一个“瞬态指针”，只能在单个方法的主体中使用，它指向已知位于非托管内存中的值（有关详细信息，请参阅 CIL 指令集规范。 * 类型在 CLI 内部生成;它们不是由用户创建的）。

用户定义的值类型

值得注意的是，唯一的浮点类型是类型，您会注意到它故意模糊，并且不表示特定的精度。（这样做是为了为运行时实现提供灵活性，因为它们必须在许多不同的处理器上运行，这些处理器可能更喜欢也可能不喜欢浮点运算的特定精度级别。F

如果我们再深入一点，分区 I §12.1.3 浮点数据类型的处理（第 79 页）中也提到了这一点：

浮点数（静态数、数组元素和类字段）的存储位置是固定大小的。支持的存储大小为和。在其他任何地方（在计算堆栈上，作为参数、作为返回类型和作为局部变量），浮点数都使用内部浮点类型表示。float32float64

对于拼图的最后一部分，我们需要了解的确切定义，该定义在 Partiion III §3.27 conv.<to type> - 数据转换（第 68 页）中定义：conv.r8

conv.r8：转换为，推上堆栈。float64F

最后，转换到的细节在分区 III §1.5 表 8：转换操作（第 20 页）中定义：（释义）FF

如果输入（来自评估堆栈）是并且 convert-to 是 “All float types”：更改精度³F

³从评估堆栈上可用的当前精度转换为指令。如果堆栈的精度高于输出大小，则使用 IEC 60559：1989“舍入到最近”模式，用于计算结果的低阶位。

因此，在此上下文中，您应该阅读为“从不指定的浮点格式转换为”，而不是“从转换为”。（尽管在这种情况下，我们可以非常确定，由于它来自参数，因此在评估堆栈上已经是精度。conv.r8doubledoubledoubleFdoubledouble

所以总而言之：

.NET 运行时具有一种类型，但仅用于存储目的。float64
出于计算目的（和传递参数），必须改用精度未指定的类型。F
这意味着有时“不必要”的显式强制转换实际上会更改表达式的精度。double
C# 编译器不知道这是否重要，因此它总是发出从到的转换。（但是，JIT 会这样做，在这种情况下，它将在运行时优化强制转换。Ffloat64

为什么将 double 转换为 double 会发出 conv.r8 IL 指令

Why casting double to double emits conv.r8 IL instruction

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