Во что превращается метод, помеченный async в C#?

Что проверяют

Знаете ли вы, что происходит на уровне компилятора. Вопрос отделяет тех, кто пользуется async по образцу, от тех, кто понимает цену и поведение.

Как отвечать

Компилятор переписывает метод в конечный автомат. Тело разрезается на участки между точками await, и каждый участок становится шагом автомата. Генерируется структура (в релизной сборке именно структура, чтобы не выделять память, пока метод идёт синхронно) с полями под локальные переменные, номером текущего состояния и методом MoveNext, который выполняет очередной шаг.

Дальше происходит следующее:

• вызов метода запускает MoveNext синхронно в текущем потоке;
• на первом await над незавершённой задачей автомат сохраняет состояние, регистрирует продолжение через AwaitUnsafeOnCompleted и возвращает вызывающему Task;
• когда ожидаемая операция завершится, планировщик вызывает MoveNext снова, и метод продолжается с сохранённого места;
• построением результата занимается builder (AsyncTaskMethodBuilder), он же переносит исключение в задачу вместо выброса на месте.

Из этого вытекают практические следствия, которые стоит назвать: локальные переменные, живущие через await, становятся полями автомата и попадают в кучу; если все ожидания завершены, автомат отрабатывает целиком синхронно и Task может вернуться из кеша готовых значений; для горячих путей есть ValueTask, который избавляет от выделения памяти в синхронном случае; сам по себе async не создаёт ни потока, ни параллелизма.

Где спотыкаются

Считают, что async запускает метод в фоне.

Не знают, почему исключение из асинхронного метода всплывает только на await: оно упаковано в задачу.

Пишут async там, где метод просто возвращает чужую задачу: лишний автомат без пользы, достаточно вернуть Task напрямую.