你真的了解a ^= (b ^= (a ^= b))吗？

引子：今天早上早早醒来无事，上园子依次看到

[C#] int与System.Int32有什么区别

理解C#中的System.Int32和int：并非鸡和鸡蛋

异或运算的一个问题，疑似C#编译器的Bug？

其中最后一篇引起了我的好奇，难道CSC还真有bug？我来看看。

其实就是很简单的一个程序，

1 int a = 2 ;
2 int b = 9 ;
3 a ^= (b ^= (a ^= b));
4 Console.WriteLine( " {0}, {1} " , a.ToString(), b.ToString());

就是运行最后的结果是：

0,2

不是预期的9，2，后面的评论只是说a ^= (b ^= (a ^= b))相当于2 ^= (9 ^= (2 ^= 9))，具体的也没说明具体的原因是什么。

首先说明，托管代码在运行，主要用到3种形式的内存：

1.Managed Heap:动态内存分配的地方，由GC来管理，整个进程公用一个托管堆

2.Call Stack：每个thread都有自己的call stack，每call一个方法，就会增加一个方法帧，方法执行完毕，则帧失效。帧记录了方法的参数，返回地址，局部变量

3.Evaluation Stack：同样每个thread都有自己的evaluation stack，我们经常说的虚拟堆栈，就是这个。

下面是上述代码的IL：

1 .method private hidebysig static void Main( string [] args) cil managed
2 {
3      .entrypoint
4      .maxstack 4
5      .locals init (
6         [ 0 ] int32 a,
7         [ 1 ] int32 b)
8      L_0000: nop
9      L_0001: ldc.i4.2
10      L_0002: stloc.0
11      L_0003: ldc.i4.s 9
12      L_0005: stloc.1
13      L_0006: ldloc.0
14      L_0007: ldloc.1
15      L_0008: ldloc.0
16      L_0009: ldloc.1
17      L_000a: xor
18      L_000b: dup
19      L_000c: stloc.0
20      L_000d: xor
21      L_000e: dup
22      L_000f: stloc.1
23      L_0010: xor
24      L_0011: stloc.0
25      L_0012: nop
26      L_0013: nop
27      L_0014: ret
28 }
29
30

我将逐语句的说明实际的执行效果。

Evaluation Stack	L_0001: ldc.i4.2	Call Stack
2

Evaluation Stack		Call Stack
		2

Evaluation Stack		Call Stack
9		2

Evaluation Stack		Call Stack
		2
		9

Evaluation Stack		Call Stack
2		2
		9

Evaluation Stack		Call Stack
9		2
2		9

Evaluation Stack		Call Stack
9		2
2		9
9
2

Evaluation Stack		Call Stack
11		2
9		9
2

Evaluation Stack		Call Stack
11		2
11		9
9
2

Evaluation Stack		Call Stack
11		11
9		9
2

Evaluation Stack		Call Stack
2		11
2		9

Evaluation Stack		Call Stack
2		11
2		9
2

Evaluation Stack		Call Stack
2		11
2		2

Evaluation Stack		Call Stack
0		11
		2

Evaluation Stack		Call Stack
		0
		2

其对应的汇编码是：

1 93 :          int a = 2 ;
2 00000030    mov          dword ptr [ebp-40h], 2
3      94 :          int b = 9 ;
4 00000037    mov          dword ptr [ebp-44h], 9
5      95 :         a ^= (b ^= (a ^= b)) ;
6 0000003e    mov          eax,dword ptr [ebp-40h]
7 00000041    mov          dword ptr [ebp-48h],eax
8 00000044    mov          eax,dword ptr [ebp-44h]
9 00000047    xor          dword ptr [ebp-40h],eax
10 0000004a    mov          eax,dword ptr [ebp-40h]
11 0000004d    xor          dword ptr [ebp-44h],eax
12 00000050    mov          eax,dword ptr [ebp-48h]
13 00000053    xor          eax,dword ptr [ebp-44h]
14 00000056    mov          dword ptr [ebp-40h],eax

可以看到，a和b分别在[ebp-40h]和[ebp-44h]处，在时间xor之前先将a缓存到了[ebp-48h]，然后再最后一次xor时，读的是这个缓存。

这只是在C#和.Net中的解释，在C++编译器中则是能成功交换的，汇编码如下：

1 45 :      int a = 2 ;
2 0033180E    mov          dword ptr [a], 2
3      46 :      int b = 9 ;
4 00331815    mov          dword ptr [b], 9
5      47 :     a ^= (b ^= (a ^= b)) ;
6 0033181C    mov          eax,dword ptr [a]
7 0033181F    xor          eax,dword ptr [b]
8 00331822    mov          dword ptr [a],eax
9 00331825    mov          ecx,dword ptr [b]
10 00331828    xor          ecx,dword ptr [a]
11 0033182B    mov          dword ptr [b],ecx
12 0033182E    mov          edx,dword ptr [a]
13 00331831    xor          edx,dword ptr [b]
14 00331834    mov          dword ptr [a],edx

都是直接访问的a和b 的实际位置。

结论：不同的语言有着不同的解释方式，有可能看着一样的代码，在不同的编译器下会产生不同的结果，你知道下面的代码结果是什么吗？

1 int i = 0 ;
2 int j = (i ++ ) + (i ++ );
3 j =?

希望能给大家提供一些帮助。

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