C#方法多态性与泛型的性能

Question

我注意到在C#中,与C++不同,您可以组合虚拟和通用方法.例如:

using System.Diagnostics;

class Base {
    public virtual void Concrete() {Debug.WriteLine("base concrete");}
    public virtual void Generic<T>() {Debug.WriteLine("base generic");}
}

class Derived : Base {
    public override void Concrete() {Debug.WriteLine("derived concrete");}
    public override void Generic<T>() {Debug.WriteLine("derived generic");}
}

class App {
    static void Main() {
        Base x = new Derived();
        x.Concrete();
        x.Generic<PerformanceCounter>();
    }
}

考虑到任意数量的版本Generic<T>可以被实例化,它看起来并不像标准vtbl的方法可以用于解决方法调用,实际上它不是.这是生成的代码:

        x.Concrete();
mov         ecx,dword ptr [ebp-8] 
mov         eax,dword ptr [ecx] 
call        dword ptr [eax+38h] 
        x.Generic<PerformanceCounter>();
push        989A38h 
mov         ecx,dword ptr [ebp-8] 
mov         edx,989914h 
call        76A874F1 
mov         dword ptr [ebp-4],eax 
mov         ecx,dword ptr [ebp-8] 
call        dword ptr [ebp-4] 

额外的代码似乎是根据通用参数查找动态vtbl,然后调用它.有没有人写过这个实现的具体细节？与非通用案例相比,它的表现如何？

Answer 1

.NET泛型实现可以轻松地以良好的性能处理这种情况。我前一段时间写了一篇关于它的博客文章。

Micosoft Research的这篇论文是查找有关CLR如何实现泛型的信息的最佳资源之一。

您了解有关vtable的信息。当JIT编译器偶然发现通用类型时，CLR如何为通用类型创建可执行代码，取决于通用类型参数。值类型和引用类型的处理不同。

虽然可执行代码（实例化本机映像）在实例化之间共享所有引用类型的通用类型参数，但与实例化实例（对象）关联的vtable对于具体参数类型而言是唯一的。

以下是上述论文的相关报价：

4.2对象表示CLR的垃圾回收堆中的对象由vtable指针表示，后跟对象的内容（例如，字段或数组元素）。vtable的主要作用是虚拟方法分配：它包含由对象的类定义或继承的每个方法的代码指针。但是，至少对于简单的类类型，在vtable和类之间存在一一对应的情况下，它也可以用于表示对象的类型。当以这种方式使用vtable时，我们将其称为类型的类型句柄。在基于完全专业化的多态实现中，精确运行时类型的概念是免费提供的，因为相同参数化类型的不同实例具有不同的vtable。List<string> 和List<object>。这两个实例化的vtables将是相同的，因此我们需要某种方式在运行时表示实例化。

...

[对于每个实例，我们用一个指向组合的vtable-instantiation结构的指针替换vtable指针，并在每个实例中复制[结构]。