F# 制作不必要的 DateTimeOffset 副本

Question

这里肯定有一个初学者问题，为什么 F# 编译器会制作不必要的 DateTimeOffset 副本，我该如何阻止它？我不记得这是个问题，但也许自从我在 F# 中使用 DateTimeOffset 以来已经太久了:

let now = DateTimeOffset.Now
now.AddDays(30.0).ToString("yyyy-MM-dd")

在第 2 行，编译器抛出一条错误消息，“已复制该值以确保原始值不会被此操作改变，或者因为从成员返回结构时复制是隐式的，并且另一个成员已寻址。”我如何才能捕获 Now 并添加几天？

Answer 1

您已经发现显示了警告，因为它是级别 5 警告集的一部分。但您可能仍然想知道此警告的实际含义。

警告本身已经暗示了这一点。当您在 struct 类型上调用实例方法时，其中包括像 ToString() 这样的虚拟方法，编译器无法确定底层 struct 是否仍然存在不可变的。这是 F# 的关键点，它非常努力地确保您的原始 let 绑定(bind)保持不变。

F# 编译器中有多项优化，可尽量减少执行的防御性复制的数量。但仍有许多情况无法确定某个值不会改变。对于任何虚拟调用都是如此(您可能会争辩说虚拟调用不能从结构中覆盖，但是当前结构的覆盖可以被覆盖，并且可以访问字段，因此，它可以改变它的数据)，更一般地说，对于任何实例成员。

如果我获取您的代码并将其传递给 FSI(在设置 warn:5 之后)，它会正确报告两个警告:

> let now = DateTimeOffset.Now
now.AddDays(30.0).ToString("yyyy-MM-dd");;

  now.AddDays(30.0).ToString("yyyy-MM-dd");;
  ^^^^^^^^^^^^^^^^^

stdin(3,1): warning FS0052: The value has been copied to ensure the original is not mutated by this operation or because the copy is implicit when returning a struct from a member and another member is then accessed


  now.AddDays(30.0).ToString("yyyy-MM-dd");;
  ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

stdin(3,1): warning FS0052: The value has been copied to ensure the original is not mutated by this operation or because the copy is implicit when returning a struct from a member and another member is then accessed

val now : DateTimeOffset = 16-7-2020 0:21:21 +02:00
val it : string = "2020-08-15"

通常，JIT 可以优化这些，但就像 F# 一样，JIT 也不能总是确定防御副本是否必要。在这种情况下，复制仍然会发生。我已经看到这种行为对于不同的 JIT 是不同的(甚至可以在 x86 和 x64 之间改变相同的 JIT)。

那么如何防止这种复制的发生呢？这并不总是那么容易，如果您不能更改类型的实现，那当然更不容易。有点违反直觉，如果你告诉 F# 你不关心它是否发生了变化，它会停止为你复制 struct:

let mutable now = DateTimeOffset.Now
now <- now.AddDays(30.)
now.ToString("yyyy-MM-dd");;

请注意，对于某些内置类型，如 float 或 int，此警告不会引发，因为编译器知道这些类型及其实现并知道它们不会变异(所有 BCL 方法都是安全的)。一般来说，不会为这些内容制作防御性副本。

另请注意，它并非特定于 DateTimeOffset，例如，DateTime 和 Guid 的行为完全相同，几乎任何其他不属于基本类型的 struct。

编辑:Tomas 的回答也很有值(value)，他解释了为什么在这种情况下实际上需要 AddDays 的副本。但这是结果的中间副本而不是防御副本，在这种情况下最终是同一件事(令人困惑，我知道)。即使结果不需要中间副本，也会引发警告，例如 ToString。