c# - 避免将 `in` 与结构一起使用而不会使结构成为只读而降低性能？

Question

C# 7.2 添加了两个新特性:

在参数
使用 in对于参数，让我们通过引用传递，但随后阻止我们为其分配值。然而，性能实际上会变得更糟，因为它创建了结构的“防御性副本”，复制了整个内容

只读结构
解决此问题的一种方法是使用 readonly对于 struct .当您将其传递给 in 时参数，编译器看到它是 readonly并且不会创建防御性副本，从而使其成为性能的更好选择。

这一切都很棒，但 struct 中的每个领域必须是 readonly .这不起作用:

public readonly struct Coord
{
    public int X, Y;    // Error: instance fields of readonly structs must be read only
}

自动属性也必须是readonly .
有没有办法获得in的好处？参数(编译时检查以强制参数不被更改，通过引用传递)同时仍然能够修改 struct 的字段，没有 in 的显着性能损失由创建防御性副本引起的？

Answer 1

When you pass [a readonly struct] into an in parameter, the compiler sees that it's readonly and won't create the defensive copy.

我想你误会了。编译器创建一个只读变量的防御性副本，其中包含 struct (这可能是一个 in 参数，也可能是一个 readonly 字段)当你调用一个方法时 struct .

考虑 the following code :

struct S
{
    int x, y;

    public void M() {}
}

class C
{
    static void Foo()
    {
        S s = new S();
        Bar(s);
    }

    static void Bar(in S s)
    {
        s.M();
    }
}

您可以检查为上述代码生成的 IL，以了解实际会发生什么。

对于 Foo , IL 是:

ldloca.s 0 // load address of the local s to the stack
initobj S  // initialize struct S at the address on the stack
ldloca.s 0 // load address of the local s to the stack again
call void C::Bar(valuetype S&) // call Bar
ret        // return

注意这里没有复制:本地 s被初始化，然后该本地的地址直接传递给 Bar .
Bar 的 IL是:

ldarg.0     // load argument s (which is an address) to the stack
ldobj S     // copy the value from the address on the stack to the stack
stloc.0     // store the value from the stack to an unnamed local variable
ldloca.s 0  // load the address of the unnamed local variable to the stack
call instance void S::M() // call M
ret         // return

在这里，ldobj和 stloc指令创建防御性副本，以确保如果 M变异 struct , s不会被改变(因为它是只读的)。

如果您 change the code to make S a readonly struct ，然后是 Foo 的 IL保持不变，但对于 Bar它更改为:

ldarg.0 // load argument s (which is an address) to the stack
call instance void S::M() // call M
ret     // return

请注意，这里不再复制。

这是标记您的 struct 的防御副本如 readonly避免。但是如果你不在结构上调用任何实例方法，就不会有任何防御性副本。

还要注意，语言规定当代码执行时，它必须表现得好像防御性副本就在那里。如果 JIT 可以确定副本实际上不是必需的，则允许避免它。