前言
IR技术应用在各个编程语言当中，.Net自然也不例外。它属于JIT的核心部分，但是确实有点点麻烦。但部分基本明了。本篇通过小例子了解下。前情提要，看这一篇之前建议看看前一篇：点击此处。以便于更好理解。.
概括
1.前奏
先上C#代码：
[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]private static bool Test(int[] array){for (int i = 0; i < 0x12345; i++){if (array[i] == 42){return true;}}return false;}
Test函数经过Roslyn编译成IL代码之后，会被JIT导入及操作变成IR。
BBnum BBid ref try hnd preds weight lp [IL range] [jump] [EH region] [flags]-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------BB01 [0007] 1 1 [???..???)-> BB04 ( cond ) internalBB02 [0001] 2 BB01,BB03 4 0 [004..00B)-> BB05 ( cond ) i Loop idxlen bwd bwd-target alignBB03 [0003] 1 BB02 4 0 [00D..019)-> BB02 ( cond ) i bwdBB04 [0005] 2 BB01,BB03 0.50 [019..01B) (return) iBB05 [0002] 1 BB02 0.50 [00B..00D) (return) i-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
可以看到IL被分割成了五个BB(basic block).注意表格的BBnum和jump列。BB01的BBnum就是BB01,它的jump是BB04。为啥是BB04?因为BB01的IR表示的是如果(i>=0x12345),则跳转到BB04，也就是BB01的正常逻辑。下面看下这个五个BB.
------------ BB01 [???..???) -> BB04 (cond), preds={} succs={BB02,BB04}***** BB01STMT00006 ( 0x011[E-] ... ??? )( 7, 9) [000038] ----------- * JTRUE void( 5, 7) [000039] J------N--- \--* GE int( 3, 2) [000040] ----------- +--* LCL_VAR int V01 loc0( 1, 4) [000041] ----------- \--* CNS_INT int 0x12345------------ BB02 [004..00B) -> BB05 (cond), preds={BB01,BB03} succs={BB03,BB05}***** BB02STMT00002 ( 0x004[E-] ... 0x009 )[000013] ---XG+----- * JTRUE void[000012] N--XG+-N-U- \--* EQ int[000034] ---XG+----- +--* COMMA int[000026] ---X-+----- | +--* BOUNDS_CHECK_Rng void[000008] -----+----- | | +--* LCL_VAR int V01 loc0[000025] ---X-+----- | | \--* ARR_LENGTH int[000007] -----+----- | | \--* LCL_VAR ref V00 arg0[000035] n---G+----- | \--* IND int[000033] -----+----- | \--* ARR_ADDR byref int[][000032] -----+----- | \--* ADD byref[000023] -----+----- | +--* LCL_VAR ref V00 arg0[000031] -----+----- | \--* ADD long[000029] -----+----- | +--* LSH long[000027] -----+---U- | | +--* CAST long <- uint[000024] -----+----- | | | \--* LCL_VAR int V01 loc0[000028] -----+-N--- | | \--* CNS_INT long 2[000030] -----+----- | \--* CNS_INT long 16[000011] -----+----- \--* CNS_INT int 42------------ BB03 [00D..019) -> BB02 (cond), preds={BB02} succs={BB04,BB02}***** BB03STMT00003 ( 0x00D[E-] ... 0x010 )[000018] -A---+----- * ASG int[000017] D----+-N--- +--* LCL_VAR int V01 loc0[000016] -----+----- \--* ADD int[000014] -----+----- +--* LCL_VAR int V01 loc0[000015] -----+----- \--* CNS_INT int 1***** BB03STMT00001 ( 0x011[E-] ... 0x017 )( 7, 9) [000006] ----------- * JTRUE void( 5, 7) [000005] J------N--- \--* LT int( 3, 2) [000003] ----------- +--* LCL_VAR int V01 loc0( 1, 4) [000004] ----------- \--* CNS_INT int 0x12345------------ BB04 [019..01B) (return), preds={BB01,BB03} succs={}***** BB04STMT00005 ( 0x019[E-] ... 0x01A )[000022] -----+----- * RETURN int[000037] -----+----- \--* CNS_INT int 0------------ BB05 [00B..00D) (return), preds={BB02} succs={}***** BB05STMT00004 ( 0x00B[E-] ... 0x00C )[000020] -----+----- * RETURN int[000036] -----+----- \--* CNS_INT int 1
preds表示能在逻辑上执行到当前块的所有块，succs表示当前语句逻辑能达到的BB块。举个例子：比如BB01，首先看下这条IR表示的如果(i>=0x12345)，则跳转到BB04,也就是直接返回0。因为逻辑是索引大于了循环的最大次数，是不合理的。如果(i<0x12345),则跳转到BB02,也就是判断(array[i]是否等于42)。上面BB01的predes为空，则表示没有逻辑能达到这条语句。它的succs为BB02和BB04，跟上面的推测吻合。其它依次类推。
2.BB的IR表示
通过上面的BB01到BB05的观察，得知它们分别表示如下：
一：BB01
if(i>=0x12345)二：BB02
if(array[i]==42)三：BB03
i=i+1;if(i<0x12345)
四：BB04
return 0五：BB05
return 1以上循环被分割成了五个BB。它的实际逻辑如下：
if(i>=0x12345){return flase;}else{for(i<0x12345;i++){if(array[i]==42){return true;}}return flase;}
所以呢，实际是示例的for循环，被分解成了上面的代码。但是还没完，为了确保这个array[i]不会出现内存访问的错误，BB02里面有个BOUNDS_CHECK_Rng的边界检查技术，它会判断array[i]里的i索引是否查过array.length的长度，因为在for循环里面，所以每次都会判断，会增加相应的开销。为了达到最优的效果，.Net8会去掉这开销。那么应该怎么做呢？继续看。
JIT先增加BB06,BB07,BB08,BB09四个块，然后把BOUNDS_CHECK_Rng给去掉。
去掉前后对比如下。
去掉前：
[000013] ---XG+----- * JTRUE void[000012] N--XG+-N-U- \--* EQ int[000034] ---XG+----- +--* COMMA int[000026] ---X-+----- | +--* BOUNDS_CHECK_Rng void[000008] -----+----- | | +--* LCL_VAR int V01 loc0[000025] ---X-+----- | | \--* ARR_LENGTH int[000007] -----+----- | | \--* LCL_VAR ref V00 arg0[000035] n---G+----- | \--* IND int[000033] -----+----- | \--* ARR_ADDR byref int[][000032] -----+----- | \--* ADD byref[000023] -----+----- | +--* LCL_VAR ref V00 arg0[000031] -----+----- | \--* ADD long[000029] -----+----- | +--* LSH long[000027] -----+---U- | | +--* CAST long <- uint[000024] -----+----- | | | \--* LCL_VAR int V01 loc0[000028] -----+-N--- | | \--* CNS_INT long 2[000030] -----+----- | \--* CNS_INT long 16[000011] -----+----- \--* CNS_INT int 42
去掉后：
[000013] ----G+----- * JTRUE void[000012] N---G+-N-U- \--* EQ int[000034] ----G+-N--- +--* COMMA int[000026] -----+----- | +--* NOP void[000035] n---G+----- | \--* IND int[000033] -----+----- | \--* ARR_ADDR byref int[][000032] -----+----- | \--* ADD byref[000023] -----+----- | +--* LCL_VAR ref V00 arg0[000031] -----+----- | \--* ADD long[000029] -----+----- | +--* LSH long[000027] -----+---U- | | +--* CAST long <- uint[000024] -----+----- | | | \--* LCL_VAR int V01 loc0[000028] -----+-N--- | | \--* CNS_INT long 2[000030] -----+----- | \--* CNS_INT long 16[000011] -----+----- \--* CNS_INT int 42
然后再新增BB10,BB11,BB12,BB13四个BB块。这些BB块如下所示：
------------ BB01 [???..???) -> BB12 (cond), preds={} succs={BB02,BB12}***** BB01STMT00006 ( 0x011[E-] ... ??? )( 7, 9) [000038] ----------- * JTRUE void( 5, 7) [000039] J------N--- \--* GE int( 3, 2) [000040] ----------- +--* LCL_VAR int V01 loc0( 1, 4) [000041] ----------- \--* CNS_INT int 0x12345------------ BB02 [???..???), preds={BB01} succs={BB03}------------ BB03 [???..???) -> BB09 (cond), preds={BB02} succs={BB04,BB09}***** BB03STMT00010 ( ??? ... ??? )( 7, 6) [000072] ----------- * JTRUE void( 5, 4) [000071] J------N--- \--* EQ int( 3, 2) [000069] ----------- +--* LCL_VAR ref V00 arg0( 1, 1) [000070] ----------- \--* CNS_INT ref null------------ BB04 [???..???) -> BB09 (cond), preds={BB03} succs={BB05,BB09}***** BB04STMT00011 ( ??? ... ??? )( 7, 6) [000076] ----------- * JTRUE void( 5, 4) [000075] J------N--- \--* LT int( 3, 2) [000073] ----------- +--* LCL_VAR int V01 loc0( 1, 1) [000074] ----------- \--* CNS_INT int 0------------ BB05 [???..???) -> BB09 (cond), preds={BB04} succs={BB06,BB09}***** BB05STMT00012 ( ??? ... ??? )( 9, 11) [000081] ---X------- * JTRUE void( 7, 9) [000080] J--X---N--- \--* LT int( 5, 4) [000079] ---X------- +--* ARR_LENGTH int( 3, 2) [000078] ----------- | \--* LCL_VAR ref V00 arg0( 1, 4) [000077] ----------- \--* CNS_INT int 0x12345------------ BB06 [004..00B) -> BB13 (cond), preds={BB05,BB07} succs={BB07,BB13}***** BB06STMT00002 ( 0x004[E-] ... 0x009 )[000013] ----G+----- * JTRUE void[000012] N---G+-N-U- \--* EQ int[000034] ----G+-N--- +--* COMMA int[000026] -----+----- | +--* NOP void[000035] n---G+----- | \--* IND int[000033] -----+----- | \--* ARR_ADDR byref int[][000032] -----+----- | \--* ADD byref[000023] -----+----- | +--* LCL_VAR ref V00 arg0[000031] -----+----- | \--* ADD long[000029] -----+----- | +--* LSH long[000027] -----+---U- | | +--* CAST long <- uint[000024] -----+----- | | | \--* LCL_VAR int V01 loc0[000028] -----+-N--- | | \--* CNS_INT long 2[000030] -----+----- | \--* CNS_INT long 16[000011] -----+----- \--* CNS_INT int 42------------ BB07 [00D..019) -> BB06 (cond), preds={BB06} succs={BB08,BB06}***** BB07STMT00003 ( 0x00D[E-] ... 0x010 )[000018] -A---+----- * ASG int[000017] D----+-N--- +--* LCL_VAR int V01 loc0[000016] -----+----- \--* ADD int[000014] -----+----- +--* LCL_VAR int V01 loc0[000015] -----+----- \--* CNS_INT int 1***** BB07STMT00001 ( 0x011[E-] ... 0x017 )( 7, 9) [000006] ----------- * JTRUE void( 5, 7) [000005] J------N--- \--* LT int( 3, 2) [000003] ----------- +--* LCL_VAR int V01 loc0( 1, 4) [000004] ----------- \--* CNS_INT int 0x12345------------ BB08 [???..???) -> BB12 (always), preds={BB07} succs={BB12}------------ BB09 [???..???), preds={BB03,BB04,BB05} succs={BB10}------------ BB10 [004..00B) -> BB13 (cond), preds={BB09,BB11} succs={BB11,BB13}***** BB10STMT00007 ( 0x004[E-] ... ??? )[000042] ---XGO----- * JTRUE void[000043] N--XGO-N-U- \--* EQ int[000044] ---XGO----- +--* COMMA int[000045] ---X-O----- | +--* BOUNDS_CHECK_Rng void[000046] ----------- | | +--* LCL_VAR int V01 loc0[000047] ---X------- | | \--* ARR_LENGTH int[000048] ----------- | | \--* LCL_VAR ref V00 arg0[000049] n---GO----- | \--* IND int[000050] -----O----- | \--* ARR_ADDR byref int[][000051] ----------- | \--* ADD byref[000052] ----------- | +--* LCL_VAR ref V00 arg0[000053] ----------- | \--* ADD long[000054] ----------- | +--* LSH long[000055] ---------U- | | +--* CAST long <- uint[000056] ----------- | | | \--* LCL_VAR int V01 loc0[000057] -------N--- | | \--* CNS_INT long 2[000058] ----------- | \--* CNS_INT long 16[000059] ----------- \--* CNS_INT int 42------------ BB11 [00D..019) -> BB10 (cond), preds={BB10} succs={BB12,BB10}***** BB11STMT00008 ( 0x00D[E-] ... ??? )[000060] -A--------- * ASG int[000061] D------N--- +--* LCL_VAR int V01 loc0[000062] ----------- \--* ADD int[000063] ----------- +--* LCL_VAR int V01 loc0[000064] ----------- \--* CNS_INT int 1***** BB11STMT00009 ( 0x011[E-] ... ??? )( 7, 9) [000065] ----------- * JTRUE void( 5, 7) [000066] J------N--- \--* LT int( 3, 2) [000067] ----------- +--* LCL_VAR int V01 loc0( 1, 4) [000068] ----------- \--* CNS_INT int 0x12345------------ BB12 [019..01B) (return), preds={BB01,BB08,BB11} succs={}***** BB12STMT00005 ( 0x019[E-] ... 0x01A )[000022] -----+----- * RETURN int[000037] -----+----- \--* CNS_INT int 0------------ BB13 [00B..00D) (return), preds={BB06,BB10} succs={}***** BB13STMT00004 ( 0x00B[E-] ... 0x00C )[000020] -----+----- * RETURN int[000036] -----+----- \--* CNS_INT int 1-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3.BB块分析
通过去掉的边界检查，进行的优化之后。新增了7个BB块，总共有13个BB块。那么这些BB干嘛的呢？实际上就是为了去掉边界检查（因为在for循环里，每次都要判断），而确保内存array[i]在正确内存范围内。逐一来看下：
BB01:
if(i>=0x12345)判断索引是否大于循环最大值BB02
无BB03
if(array==null) //这里是判断数组的地址是否等于0BB04
if(i<0)判断索引是否小于0BB05
if(array.length<0x12345)判断数组长度是否小于循环最大数0x12345BB06
if(array[i]==42)BB07
i=i+1索引自增BB08
无BB09
无BB10
if(i<array.length) //这里跟上面的BB06一样，但是多了边界检查。BB06去掉，这里没去掉。是因为这里需要边界检查，而BB06不需要。一个快速路径，一个慢速路径。if(array[i]==42)
BB11
i=i+1BB12
return 0BB02
return 1它实际逻辑是：
if(i<0x12345 && array!= null && i>0 && array.Length >= 0x12345 )//再去掉边界检查之后的优化里，这进行大量的检查，确保array[i],在正确内存范围内。{for (int i = 0; i < 0x12345; i++){if (array[i] == 42) 不检查边界，因为上面的if检查过了{return true;}}}else //如果上面的if有一个条件不符合，则进行边界检查。优化不成功{for (int i = 0; i < 0x12345; i++){if (array[i] == 42) 这里需要边界检查也就是BOUNDS_CHECK_Rng{return true;}}}
