Почему поведение кода отличается в режиме выпуска и отладки?

Рассмотрим следующий код:

private static void Main(string[] args)
{
    var ar = new double[]
    {
        100
    };

    FillTo(ref ar, 5);
    Console.WriteLine(string.Join(",", ar.Select(a => a.ToString()).ToArray()));
}

public static void FillTo(ref double[] dd, int N)
{
    if (dd.Length >= N)
        return;

    double[] Old = dd;
    double d = double.NaN;
    if (Old.Length > 0)
        d = Old[0];

    dd = new double[N];

    for (int i = 0; i < Old.Length; i++)
    {
        dd[N - Old.Length + i] = Old[i];
    }
    for (int i = 0; i < N - Old.Length; i++)
        dd[i] = d;
}

Результат в режиме отладки: 100,100,100,100,100. Но в режиме Release это: 100,100,100,100,0.

Что происходит?

Он был протестирован с использованием .NET framework 4.7.1 и .NET Core 2.0.0.

Похоже, это ошибка JIT; Я тестировал:

// ... existing code unchanged
for (int i = 0; i < N - Old.Length; i++)
{
    // Console.WriteLine(i); // <== comment/uncomment this line
    dd[i] = d;
}

и добавляем Console.WriteLine(i)исправления. Единственное изменение IL:

// ...
L_0040: ldc.i4.0 
L_0041: stloc.3 
L_0042: br.s L_004d
L_0044: ldarg.0 
L_0045: ldind.ref 
L_0046: ldloc.3 
L_0047: ldloc.1 
L_0048: stelem.r8 
L_0049: ldloc.3 
L_004a: ldc.i4.1 
L_004b: add 
L_004c: stloc.3 
L_004d: ldloc.3 
L_004e: ldarg.1 
L_004f: ldloc.0 
L_0050: ldlen 
L_0051: conv.i4 
L_0052: sub 
L_0053: blt.s L_0044
L_0055: ret 

против

// ...
L_0040: ldc.i4.0 
L_0041: stloc.3 
L_0042: br.s L_0053
L_0044: ldloc.3 
L_0045: call void [System.Console]System.Console::WriteLine(int32)
L_004a: ldarg.0 
L_004b: ldind.ref 
L_004c: ldloc.3 
L_004d: ldloc.1 
L_004e: stelem.r8 
L_004f: ldloc.3 
L_0050: ldc.i4.1 
L_0051: add 
L_0052: stloc.3 
L_0053: ldloc.3 
L_0054: ldarg.1 
L_0055: ldloc.0 
L_0056: ldlen 
L_0057: conv.i4 
L_0058: sub 
L_0059: blt.s L_0044
L_005b: ret 

что выглядит совершенно правильно (единственная разница заключается в дополнительном ldloc.3и call void [System.Console]System.Console::WriteLine(int32), а также в другой, но эквивалентной цели для br.s).

Я подозреваю, что это потребует исправления JIT.

Окружающая обстановка:

• Environment.Version: 4.0.30319.42000
• <TargetFramework>netcoreapp2.0</TargetFramework>
• VS: 15.5.0 Предварительная версия 5.0
• dotnet --version: 2.1.1

Это действительно ошибка сборки. x64, .net 4.7.1, сборка выпуска.

разборка:

            for(int i = 0; i < N - Old.Length; i++)
00007FF942690ADD  xor         eax,eax  
            for(int i = 0; i < N - Old.Length; i++)
00007FF942690ADF  mov         ebx,esi  
00007FF942690AE1  sub         ebx,ebp  
00007FF942690AE3  test        ebx,ebx  
00007FF942690AE5  jle         00007FF942690AFF  
                dd[i] = d;
00007FF942690AE7  mov         rdx,qword ptr [rdi]  
00007FF942690AEA  cmp         eax,dword ptr [rdx+8]  
00007FF942690AED  jae         00007FF942690B11  
00007FF942690AEF  movsxd      rcx,eax  
00007FF942690AF2  vmovsd      qword ptr [rdx+rcx*8+10h],xmm6  
            for(int i = 0; i < N - Old.Length; i++)
00007FF942690AF9  inc         eax  
00007FF942690AFB  cmp         ebx,eax  
00007FF942690AFD  jg          00007FF942690AE7  
00007FF942690AFF  vmovaps     xmm6,xmmword ptr [rsp+20h]  
00007FF942690B06  add         rsp,30h  
00007FF942690B0A  pop         rbx  
00007FF942690B0B  pop         rbp  
00007FF942690B0C  pop         rsi  
00007FF942690B0D  pop         rdi  
00007FF942690B0E  pop         r14  
00007FF942690B10  ret  

Проблема находится по адресу 00007FF942690AFD, jg 00007FF942690AE7. Он возвращается, если ebx (который содержит 4, конечное значение цикла) больше (jg), чем eax, значение i. Конечно, это не удается, когда оно равно 4, поэтому он не записывает последний элемент в массиве.

Он терпит неудачу, потому что он включает значение регистра i (eax, по адресу 0x00007FF942690AF9), а затем проверяет его с 4, но ему все равно нужно записать это значение. Немного сложно определить, где именно находится проблема, поскольку похоже, что это может быть результатом оптимизации (N-Old.Length), поскольку сборка отладки содержит этот код, но сборка выпуска предварительно рассчитывает это. Так что это должны исправлять jit-люди;)