不使用异步方法更新Struct的私有字段值

Question

我刚刚在结构中使用异步方法遇到了一个奇怪的行为.有人可以解释为什么会这样,最重要的是如果有解决方法吗？这是一个简单的测试结构,仅仅是为了演示问题

public struct Structure 
{
   private int _Value;

   public Structure(int iValue) 
   {
      _Value = iValue;
   }

   public void Change(int iValue)
   {
      _Value = iValue;
   }

   public async Task ChangeAsync(int iValue)
   {
      await Task.Delay(1);
      _Value = iValue;
   }
}

现在,让我们使用该结构并执行以下调用

var sInstance = new Structure(25);
sInstance.Change(35);
await sInstance.ChangeAsync(45);

第一行实例化结构,sInstance._Value值为25.第二行更新sInstance._Value值,它变为35.现在第三行没有做任何事情,但我希望它能更新sInstance._Value值45而不是sInstance._Value停留35.为什么？有没有办法为结构编写异步方法并更改结构字段的值？

Answer 1

为什么？

因为你struct被提升到状态机的方式.

这ChangeAsync 实际上是这样的:

[DebuggerStepThrough, AsyncStateMachine(typeof(Program.Structure.<ChangeAsync>d__4))]
public Task ChangeAsync(int iValue)
{
    Program.Structure.<ChangeAsync>d__4 <ChangeAsync>d__;
    <ChangeAsync>d__.<>4__this = this;
    <ChangeAsync>d__.iValue = iValue;
    <ChangeAsync>d__.<>t__builder = AsyncTaskMethodBuilder.Create();
    <ChangeAsync>d__.<>1__state = -1;
    AsyncTaskMethodBuilder <>t__builder = <ChangeAsync>d__.<>t__builder;
    <>t__builder.Start<Program.Structure.<ChangeAsync>d__4>(ref <ChangeAsync>d__);
    return <ChangeAsync>d__.<>t__builder.Task;
}

重要的是这个:

<ChangeAsync>d__.<>4__this = this;

编译器将结构的副本提升到其状态机,有效地使用值45更新其副本.当异步方法完成时,它已经改变了副本,而结构的实例保持不变.

在处理可变结构时,这有点是预期的行为.这就是为什么他们往往是邪恶的.

你怎么解决这个问题？因为我没有看到这种行为发生变化,所以你必须创建一个class而不是一个struct.

编辑:

在GitHub上发布此问题.收到了来自@AlexShvedov的受过良好教育的回复,它解释了结构和状态机的复杂性:

由于每个闭包的执行都可以任意延迟,我们需要一些方法来延迟捕获到闭包的所有成员的生命周期.对于value类型,通常无法做到这一点,因为值类型可以在堆栈上分配(值类型的局部变量),堆栈空间将在方法执行退出时重用.

理论上,当值类型存储为某个托管对象/数组元素的字段时,C#可以发出封闭代码来进行结构变异.不幸的是,在发出struct member代码时,不知道这个值的位置,所以C#决定只是强制用户手动处理这种情况(通过大多数时间复制这个值,如建议的错误消息).