C# 泛型方法的奇怪内联行为 - 可能的错误

Question

出于某些奇怪的原因，此泛型方法不会内联到另一个方法中，除非另一个方法包含循环。什么可以解释这种奇怪的行为？对于非泛型方法，内联在两种情况下都会发生，有循环和没有循环。

代码：

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using SharpLab.Runtime;

[JitGeneric(typeof(int))]
public static class GenericOps<T> where T : unmanaged
{
    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public static bool Less(T left, T right)
    {
        if (typeof(T) == typeof(byte)) return (byte)(object)left < (byte)(object)right;
        if (typeof(T) == typeof(sbyte)) return (sbyte)(object)left < (sbyte)(object)right;
        if (typeof(T) == typeof(ushort)) return (ushort)(object)left < (ushort)(object)right;
        if (typeof(T) == typeof(short)) return (short)(object)left < (short)(object)right;
        if (typeof(T) == typeof(uint)) return (uint)(object)left < (uint)(object)right;
        if (typeof(T) == typeof(int)) return (int)(object)left < (int)(object)right;
        if (typeof(T) == typeof(ulong)) return (ulong)(object)left < (ulong)(object)right;
        if (typeof(T) == typeof(long)) return (long)(object)left < (long)(object)right;
        if (typeof(T) == typeof(float)) return (float)(object)left < (float)(object)right;
        if (typeof(T) == typeof(double)) return (double)(object)left < (double)(object)right;
        return default;
    }
}

[JitGeneric(typeof(int))]
public static class C<T> where T : unmanaged
{      
    public static bool M1(T a, T b)
    {
        return GenericOps<T>.Less(a, b);      
    }
        
    public static bool M2(T a, T b)
    {
        for(int i = 0; i<0; i++) {}
            
        return GenericOps<T>.Less(a, b);    
    }        
}

JIT:（使用SharpLab反编译）

// All the type checks are omitted since the type is known during compile time
// This generated JIT equals to a direct int < int JIT.
GenericOps`1[[System.Int32, System.Private.CoreLib]].Less(Int32, Int32)
    L0000: cmp ecx, edx
    L0002: setl al
    L0005: movzx eax, al
    L0008: ret

// No Inlining
C`1[[System.Int32, System.Private.CoreLib]].M1(Int32, Int32)
    L0000: mov rax, GenericOps`1[[System.Int32, System.Private.CoreLib]].Less(Int32, Int32)
    L000a: jmp rax

// Direct Inline
C`1[[System.Int32, System.Private.CoreLib]].M2(Int32, Int32) // Direct Inline
    L0000: cmp ecx, edx
    L0002: setl al
    L0005: movzx eax, al
    L0008: ret

要点：

奇怪的是，它不会在 C.M1() 中内联方法调用，即使它使生成的 JIT 大小更小 - 我也用不同的方法进行了测试。
只有当方法是泛型时才会发生这种奇怪的行为，它总是内联一个直接的非泛型实现。
这与泛型方法中的类型转换有关。如果泛型方法不包含这些类型开关，那么它在两种情况下（M1 和 M2）都会被内联，即使没有 AggressiveInlining 属性，只要方法很短。
循环启动了一些试探法，导致内联发生。

从这个例子中产生的问题是：

这种行为是故意的还是错误？
有没有办法保证 Less() 方法的内联，而不在调用方方法中使用奇怪的循环？
此行为是否也发生在 System.Numerics.Vector<T> class 中，因为它使用相同的通用类型开关，但已被优化掉？

Answer 1

鉴于此问题已在 .NET 5 中修复，我将其称为错误。在 SharpLab 中通过以下 .NET 版本验证：

x64 (.NET 5) - 内联
x86 上的核心 CLR v5.0.321.7212 - 内联
x86/amd64 上的桌面 CLR v4.8.4261.00 - 未内联
x86 上的核心 CLR v4.700.20.20201 - 未内联
x86 上的核心 CLR v4.700.19.46205 - 未内联

所以，回答你的问题：

是的，这可能是一个错误。
您不能保证内联。尤其不适用于 <T> 类型。 rules/heuristics 可能相当复杂。
答案可见线索here。 Microsoft 非常了解 JIT，因此如果像 Vector<T> 这样的高性能 class 会遇到内联问题，那将有些令人惊讶。

C# 泛型方法的奇怪内联行为 - 可能的错误

C# Weird inline behavior for generic methods - possible bug

c#

performance

jit

inlining

system.numerics