.NET 中是否明确将无限循环作为特殊情况进行处理？

Question

今天早些时候，当我编写一个方法时，我突然意识到我不确定我正在实现的习惯用法到底为什么会编译。如果其他所有内容都被抽象掉，它看起来会像这样：

    private int Example()
    {
        while (true)
        {
            if (some condition)
            {
               return 1;
            }
        }
    }

您有一个显式的无限循环，以及循环内的一些条件，这些条件导致循环以 return 语句结束。让我们暂时忽略为什么我这样做，而不是检查 while 子句中的终止条件，因为答案很复杂且无关紧要——我想知道的是为什么编译器不使用“Not”来标记它所有路径都会返回一个值。”错误，严格来说，并非所有路径都会返回值。从未进入 while 循环的情况（当然，永远不会发生）不会返回任何内容。

现在，我可以想象它发生的原因有两个：这是由于其他原因而发生的优化的副作用，或者编译器明确处理这种情况以允许这种习惯用法。我的直觉是这可能是第一个案例。例如，我对此编译一点也不感到惊讶：

private int Example2()
{
   if (true) return 1;
}

因为编译器在 if 中看到常量 true，并优化了条件。不过，我真的不明白为什么这会“修复”第一个例子。

哦，更奇怪的是，如果正在进行一些消除循环的优化，则可以编译：

    private int Example3()
    {
        while (true)
        {
            if (false)
            {
               return 1;
            }
        }
    }

我认为整个内部循环将被优化掉，消除所有有效的返回。在字节码/编译器级别实际上发生了什么，使得这一切都有意义？

Answer 1

编译器不会标记这一点，因为该方法的结尾无法到达。这不是问题 - 只有当您可以到达方法的末尾（右大括号）而不返回值时，这才是问题。

这不是编译器优化的问题 - 这是遵循规范中规定的可达性定义的情况。

请注意，您根本不需要 return 语句...此代码无用，但完全有效：

public int EndlessLoop()
{
    while (true)
    {
    }
}

Answer 2

为了给您提供此类无限循环的用例，请考虑以下代码：

public int KeyboardChecker()
{
    while (true)
    {
        if (KeyHasBeenPressed())
        {
            HandleKeyPress();
        }
    }
}

然后在其自己的线程上运行此方法，从而异步处理键盘输入（这是轮询模式，通常最好有一个事件系统） 。

您可能会想象线程在完成时会返回状态代码，因此该方法的返回值为 int。然而，由于这个特定的线程永远不会完成，所以该方法不包含任何 return 语句根本不是问题。 C# 设计者了解这些用例并使上述方法合法。

请注意，确定特定方法是否始终返回值的一般问题是不可判定的（即无法通过任何计算机程序解决）。因此，C# 编译器可能会抱怨总是返回值的代码（尽管它永远不会接受不返回值的程序）：

public int DoWork()
{
    // The compiler doesn't figure out this will always be true.
    if (((int)Math.Sqrt(4)) == 2)
    {
        return 3;
    }
    // And therefore complains that not all code paths return a value for this method.
}