C# 是否使用 await 执行 if 语句的短路评估？

Question

我相信 C# 一旦能够判断结果就会停止评估 if 语句条件。例如：

if ( (1 < 0) && check_something_else() )
    // this will not be called

由于条件(1 < 0)的计算结果为false，无法满足&&条件，因此不会调用check_something_else()。

C# 如何计算带有异步函数的 if 语句？是否等待两者 return？例如：

if( await first_check() && await second_check() )
    // ???

这会短路吗？

Answer 1

是的，它将是 short-circuited。您的代码相当于：

bool first = await first_check();
if (first)
{
    bool second = await second_check();
    if (second)
    {
        ...
    }
}

请注意，在 first_check 返回的可等待对象完成之前，它甚至不会调用 second_check。所以请注意，这不会并行执行两个检查。如果你想这样做，你可以使用：

var t1 = first_check();
var t2 = second_check();

if (await t1 && await t2)
{
}

当时：

这两个检查将并行执行（假设它们是真正异步的）
它会等待第一次检查完成，然后只等待第二次检查完成 if 第一个 returns true
如果第一次检查returns false但第二次检查失败并出现异常，则异常将被有效吞噬
如果第二次检查returns false 真的很快但是第一次检查需要很长时间，那么整个操作会花费很长时间，因为它会先等待第一次检查完成

如果你想并行执行检查，一旦任何个 returns 错误就完成，你可能想为即，收集开始的任务，然后重复使用 Task.WhenAny。（您还应该考虑对于由于另一个任务返回 false 而与最终结果实际上无关的任务抛出的任何异常，您希望发生什么情况。）

Answer 2

检查起来超级简单。

试试这个代码：

async Task Main()
{
    if (await first_check() && await second_check())
    {
        Console.WriteLine("Here?");
    }
    Console.WriteLine("Tested");
}

Task<bool> first_check() => Task.FromResult(false);
Task<bool> second_check() { Console.WriteLine("second_check"); return Task.FromResult(true); }

它只输出“已测试”。

Answer 3

是的。您可以使用sharplab.io自行检查，如下：

public async Task M() {
    if(await Task.FromResult(true) && await Task.FromResult(false))
        Console.WriteLine();
}

被编译器有效地转换成如下形式：

TaskAwaiter<bool> awaiter;

... compiler-generated state machine for first task...

bool result = awaiter.GetResult();

// second operation started and awaited only if first one returned true    
if (result)
{
     awaiter = Task.FromResult(false).GetAwaiter();
...

或者作为一个简单的程序：

Task<bool> first_check() => Task.FromResult(false);
Task<bool> second_check() => throw new Exception("Will Not Happen");

if (await first_check() && await second_check()) {}

sharplab.io 上的第二个示例。

Answer 4

由于我一直在自己编写编译器，所以我觉得有资格提供一个更符合逻辑的意见，而不仅仅是基于一些测试。

如今，大多数编译器将源代码转换为 AST（抽象语法树），用于以独立于语言的方式表示源代码。
AST 通常由语法节点组成。产生值的语法节点称为表达式，而不产生任何内容的语法节点称为语句。

鉴于问题中的代码，

if (await first_check() && await second_check())

让我们考虑测试条件表达式，即

await first_check() && await second_check()

为此类代码生成的 AST 类似于：

AndExpression:
    firstOperand = (
        AwaitExpression:
            operand = (
                MethodInvocationExpression:
                    name = "first_check"
                    parameterTypes = []
                    arguments = []
            )
    )
    secondOperand = (
        AwaitExpression:
            operand = (
                MethodInvocationExpression:
                    name = "second_check"
                    parameterTypes = []
                    arguments = []
            )
    )

AST 本身和我用来表示它的语法完全是即时发明的，所以我希望它是清楚的。看起来 Whosebug 标记引擎喜欢它，因为它看起来不错！ :)

在这一点上，要弄清楚的是将要解释的方式。好吧，我可以告诉大多数解释器只是按层次评估表达式。因此，它将以这种方式完成：

计算表达式await first_check() && await second_check()
1. 计算表达式await first_check()
  1. 计算表达式first_check()
    1. 解析符号first_check
      1. 是参考吗？否（否则检查它是否引用委托。）
      2. 是方法名吗？是的（我不包括解析嵌套范围、检查它是否是静态的等内容，因为它是题外话，问题中没有提供足够的信息来深入挖掘这些细节。）
    2. 评估参数。没有人。因此，将调用名称为 first_check 的无参数方法。
    3. 调用名为 first_check 的无参数方法，其结果将是表达式 first_check().
      的值
  2. 该值应为 Task<T> 或 ValueTask<T>，因为这是一个等待表达式。
  3. 正在等待 await 表达式获取它最终会产生的值。
2. and 表达式的第一个操作数是否产生 false？是的。无需计算第二个操作数。
3. 此时，我们知道await first_check() && await second_check()的值也必然是false。

我包含的一些检查是静态完成的（即在编译时）。然而，它们的存在是为了让事情更清楚——不用谈论编译，因为我们只看表达式的计算方式。

整个事情的本质是 C# 不关心表达式是否等待 — 它仍然是 and 表达式的第一个操作数，因此它将首先被计算。然后，只有当它产生 true 时，才会计算第二个操作数。否则，整个 and 表达式被假定为 false，因为它不可能是其他情况。

绝大多数编译器（包括 Roslyn（实际的 C# 编译器，完全使用 C# 编写））和解释器的工作方式主要是这样，尽管我隐藏了一些无关紧要的实现细节，例如await 表达式真正等待的方式，你可以通过查看生成的字节码来了解自己（你可以使用像 this 这样的网站。 我不隶属于这个网站 - 我'我只是建议它，因为它使用 Roslyn，我认为这是一个值得牢记的好工具。）

澄清一下，await 表达式的工作方式相当复杂，不属于本题的主题。它应该得到一个完整的、单独的答案来正确解释，但我认为它不重要，因为它纯粹是一个实现细节，不会使等待的表达式的行为与正常表达式有任何不同。

C# 是否使用 await 执行 if 语句的短路评估？

Does C# perform short circuit evaluation of if statements with await?

c#

if-statement

short-circuiting

async-await