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函数内联

news 2025/9/20 13:01:46

一个相对小众但强大的工具就是 [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)] 特性。

本文将介绍 什么是内联（Inlining）、为什么重要，以及如何在 .NET 应用中有效使用 [MethodImpl]。

什么是内联 (Inlining)？—— 别让函数调用拖你后腿

内联，是 JIT（即时编译器）偷偷帮你做的一个“作弊优化”。

正常情况下，你调用一个方法，CPU 要：

压栈、保存现场
跳过去执行方法
执行完再弹栈、恢复现场
返回结果

👉 这一套流程，是有开销的！

而“内联”就是 JIT 直接把方法体原地展开，像复制粘贴一样塞进调用处 —— 省掉跳转、压栈、弹栈，性能直接起飞。

举个栗子：

int result = Add(3, 5); // 没内联 → 要跳转、压栈、返回
int result = 3 + 5;     // 内联后 → 直接算，一步到位

✅ 好处：

省掉函数调用开销
有时还能让 JIT 做更多优化（比如常量折叠、死代码消除）

使用 `[MethodImpl]` 强制内联 —— 给 JIT 一点“建议”

默认情况下，JIT 自己决定要不要内联 —— 它很聪明，但有时候“太保守”。

你想说：“大哥，这个方法真的小，真的频繁，求你内联了吧！”

那就用这个：

using System.Runtime.CompilerServices;

public class Calculator
{
    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public int Add(int a, int b) => a + b;
}

👉 这行代码的意思是：
“JIT 老哥，只要物理上允许，求你把这个方法内联了吧！”

其他常用的 `MethodImplOptions` —— 不只是内联

这个特性不止能“求内联”，还能干别的：

选项	作用说明
`AggressiveInlining`	求你尽量内联我！
`NoInlining`	别内联！我就要函数调用（调试用）
`NoOptimization`	别优化！我要看原始逻辑（调试用）
`Synchronized`	方法自动加锁（不推荐，用 lock）
`InternalCall`	这方法是 CLR 内部实现的
`ForwardRef`	实现交给外部（Interop 场景）

★
💡 日常开发，你基本只会用前三个：求内联、禁止内联、禁止优化

什么时候该用 `AggressiveInlining`？—— 别乱用，会反噬

内联不是万能膏药，贴多了会烂。

✅ 适合用的场景（香！）：

方法体超小（1~3行，比如 a + b、x * x）
调用频率超高（比如游戏帧循环、高频计算、工具函数）
被调用百万次以上的小函数（省下的开销能堆成山）

❌ 千万别用的场景（坑！）：

方法体一大坨（内联后代码膨胀，CPU 缓存直接崩）
一年调用三次的方法（省那点开销不如去喝杯咖啡）
无脑全类加 —— 你会把程序变成“又大又慢”的怪物

示例：数学工具类 —— 典型的内联好苗子

public static class MathUtils
{
    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public static int Square(int value) => value * value;

    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public static int Cube(int value) => value * value * value;
}

这种又小、又快、又频繁的方法，就是内联的天选之子 👑

实测对比：内联到底能快多少？—— 上 BenchmarkDotNet！

光说不练假把式，我们直接跑个性能测试，用数据说话！

👇 下面是完整可运行的 Benchmark 代码，复制粘贴就能跑：

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;

namespaceInliningBenchmark
{
    publicclassCalculator
    {
        // 普通方法 → JIT 自己决定要不要内联
        public int AddNormal(int a, int b) => a + b;

        // 强制内联 → 求 JIT 老哥行行好
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public int AddAggressive(int a, int b) => a + b;

        // 禁止内联 → 偏要跳转，我就喜欢开销
        [MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]
        public int AddNoInline(int a, int b) => a + b;
    }

    publicclassInliningBenchmarks
    {
        privatereadonly Calculator _calculator = new Calculator();
        privateconstint N = 1000;

        [Benchmark(Baseline = true)]
        public int NormalMethod()
        {
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i < N; i++)
            {
                sum += _calculator.AddNormal(i, 1);
            }
            return sum;
        }

        [Benchmark]
        public int AggressiveInlineMethod()
        {
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i < N; i++)
            {
                sum += _calculator.AddAggressive(i, 1);
            }
            return sum;
        }

        [Benchmark]
        public int NoInlineMethod()
        {
            int sum = 0;
            for (int i = 0; i < N; i++)
            {
                sum += _calculator.AddNoInline(i, 1);
            }
            return sum;
        }
    }

    publicclassProgram
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            var summary = BenchmarkRunner.Run<InliningBenchmarks>();
        }
    }
}