以下代码:
double c1 = 182273d;
double c2 = 0.888d;
Expression c1e = Expression.Constant(c1, typeof(double));
Expression c2e = Expression.Constant(c2, typeof(double));
Expression<Func<double, double>> sinee = a => Math.Sin(a);
Expression sine = ((MethodCallExpression)sinee.Body).Update(null, new[] { c1e });
Expression sum = Expression.Add(sine, c2e);
Func<double> f = Expression.Lambda<Func<double>>(sum).Compile();
double r = f();
double rr = Math.Sin(c1) + c2;
Console.WriteLine(r.ToString("R"));
Console.WriteLine(rr.ToString("R"));
将输出:
0.082907514933846488
0.082907514933846516
为什么r和rr不同?
更新:
发现如果选择“x86”平台目标或使用“任何CPU”检查“首选32位”,则重现此项。在64x模式下正常工作。
我不是这方面的专家,但我会对此发表看法。
首先,只有在使用调试标志进行编译时才会出现问题(在发布模式下它不会出现),并且实际上只有在运行为x86时才出现。
如果我们反编译表达式编译的方法,我们将看到这个(在调试和发布中):
IL_0000: ldc.r8 182273 // push first value
IL_0009: call float64 [mscorlib]System.Math::Sin(float64) // call Math.Sin()
IL_000e: ldc.r8 0.888 // push second value
IL_0017: add // add
IL_0018: ret
但是,如果我们查看在调试模式下编译的类似方法的IL代码,我们将看到:
.locals init (
[0] float64 V_0
)
IL_0001: ldc.r8 182273
IL_000a: call float64 [mscorlib]System.Math::Sin(float64)
IL_000f: ldc.r8 0.888
IL_0018: add
IL_0019: stloc.0 // save to local
IL_001a: br.s IL_001c // basically nop
IL_001c: ldloc.0 // V_0 // pop from local to stack
IL_001d: ret // return
您会看到编译器将(不必要的)结果保存并加载到本地变量(可能用于调试目的)。现在我不确定,但据我所知,在x86架构上,双值可能存储在80位CPU寄存器中(引自here):
默认情况下,在x86体系结构的代码中,编译器使用协处理器的80位寄存器来保存浮点计算的中间结果。这会提高程序速度并减少程序大小。但是,由于计算涉及在内存中表示的浮点数据类型少于80位,因此通过冗长的计算可以产生精度为80位的额外位减去较小浮点类型中的位数。结果不一致。
所以我的猜测是这个本地存储和从本地加载导致从64位转换到80位(因为寄存器)和返回,这会导致你观察到的行为。
另一种解释可能是JIT在调试和释放模式之间表现不同(可能仍然与将中间计算结果存储在80位寄存器中有关)。
希望有些知道更多的人可以确认我是否正确。
更新以回应评论。反编译表达式的一种方法是创建动态程序集,将表达式编译到那里的方法,保存到磁盘,然后查看任何反编译器(我使用JetBrains DotPeek)。例:
var asm = AppDomain.CurrentDomain.DefineDynamicAssembly(
new AssemblyName("dynamic_asm"),
AssemblyBuilderAccess.Save);
var module = asm.DefineDynamicModule("dynamic_mod", "dynamic_asm.dll");
var type = module.DefineType("DynamicType");
var method = type.DefineMethod(
"DynamicMethod", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static);
Expression.Lambda<Func<double>>(sum).CompileToMethod(method);
type.CreateType();
asm.Save("dynamic_asm.dll");
正如已经说过的那样,这是因为x86上的Debug和Release模式之间存在差异。它在您的代码中以调试模式浮出水面,因为已编译的lambda表达式始终在Release模式下进行JIT编译。
差异不是由C#编译器引起的。请考虑以下版本的代码:
using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
static class Program
{
static void Main() => Console.WriteLine(Compute().ToString("R"));
[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
static double Compute() => Math.Sin(182273d) + 0.888d;
}
输出在调试模式下为0.082907514933846516
,在发布模式下为0.082907514933846488
,但两者的IL相同:
.class private abstract sealed auto ansi beforefieldinit Program
extends [mscorlib]System.Object
{
.method private hidebysig static void Main() cil managed
{
.entrypoint
.maxstack 2
.locals init ([0] float64 V_0)
IL_0000: call float64 Program::Compute()
IL_0005: stloc.0 // V_0
IL_0006: ldloca.s V_0
IL_0008: ldstr "R"
IL_000d: call instance string [mscorlib]System.Double::ToString(string)
IL_0012: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string)
IL_0017: ret
}
.method private hidebysig static float64 Compute() cil managed noinlining
{
.maxstack 8
IL_0000: ldc.r8 182273
IL_0009: call float64 [mscorlib]System.Math::Sin(float64)
IL_000e: ldc.r8 0.888
IL_0017: add
IL_0018: ret
}
}
不同之处在于生成的机器代码。用于调试模式的Compute
的反汇编是:
012E04B2 in al,dx
012E04B3 push edi
012E04B4 push esi
012E04B5 push ebx
012E04B6 sub esp,34h
012E04B9 xor ebx,ebx
012E04BB mov dword ptr [ebp-10h],ebx
012E04BE mov dword ptr [ebp-1Ch],ebx
012E04C1 cmp dword ptr ds:[1284288h],0
012E04C8 je 012E04CF
012E04CA call 71A96150
012E04CF fld qword ptr ds:[12E04F8h]
012E04D5 sub esp,8
012E04D8 fstp qword ptr [esp]
012E04DB call 71C87C80
012E04E0 fstp qword ptr [ebp-40h]
012E04E3 fld qword ptr [ebp-40h]
012E04E6 fadd qword ptr ds:[12E0500h]
012E04EC lea esp,[ebp-0Ch]
012E04EF pop ebx
012E04F0 pop esi
012E04F1 pop edi
012E04F2 pop ebp
012E04F3 ret
对于发布模式:
00C204A0 push ebp
00C204A1 mov ebp,esp
00C204A3 fld dword ptr ds:[0C204B8h]
00C204A9 fsin
00C204AB fadd qword ptr ds:[0C204C0h]
00C204B1 pop ebp
00C204B2 ret
除了使用函数调用来计算sin
而不是直接使用fsin
之外,这似乎没有什么区别,主要的变化是Release模式将sin
的结果保存在浮点寄存器中,而Debug模式写入然后将其读入内存(说明fstp qword ptr [ebp-40h]
和fld qword ptr [ebp-40h]
)。这样做是因为它将sin
的结果从80位精度舍入到64位精度,从而产生不同的值。
奇怪的是,.Net Core(x64)上相同代码的结果是另一个值:0.082907514933846627
。该案例的反汇编显示它使用的是SSE指令,而不是x87(尽管.Net Framework x64也是如此,因此区别在于被调用的函数):
00007FFD5C180B80 sub rsp,28h
00007FFD5C180B84 movsd xmm0,mmword ptr [7FFD5C180BA0h]
00007FFD5C180B8C call 00007FFDBBEC1C30
00007FFD5C180B91 addsd xmm0,mmword ptr [7FFD5C180BA8h]
00007FFD5C180B99 add rsp,28h
00007FFD5C180B9D ret