为什么BigInteger在C#中是一个结构,如果它有一个无限大小？

Question

为什么BigInteger在C#中声明为ValueType(struct)？它似乎与声明为引用类型的字符串类型非常相似.

两者都是不可变的(值类型).两者都可以任意大.

我听到的建议是结构不应超过16个字节.BigInteger可以比16字节大得多,我认为这会使频繁的操作非常慢,因为它总是按值复制.

Answer 1

复制BigInteger不会导致复制基础数据.相反,只复制对数据的引用.

由于BigInteger值是不可变的,因此两个或多个值共享公共数据缓冲区是安全的.

BigInteger有两个实例字段:

• int _sign - 可能会告诉它是正值还是负值.
• uint[] _bits - 这是对数据缓冲区的引用.

An int是4个字节,引用是8个字节(在64位系统上).因此BigInteger的大小≤16字节.

Answer 2

如果您查看BigInteger 的源代码并将其精简为仅实例级字段（计入其大小的内容），则该类拥有的所有内容是

public struct BigInteger : IFormattable, IComparable, IComparable<BigInteger>, IEquatable<BigInteger>                             
{
    internal int _sign;
    internal uint[] _bits;
}

因此，由于数组是引用类型，因此您有 4 个字节_sign和 4 或 8 个字节，具体uint[]取决于您使用的是 32 位还是 64 位系统。这总共为您提供 8 或 12 个字节，远低于建议的 16 个字节。（注意：出于优化原因，CLR 会将 12 字节版本填充为 16，使其成为 8 的倍数）

创建新的 BigInteger 时，该_bits数组将在两个实例之间共享。由于类型是不可变的（您无法更改 的任何单元格的值_bits），因此两个副本共享数组是安全的。