C#如何处理在结构上调用接口方法？

Question

考虑:

interface I { void M(); }
struct S: I { public void M() {} }
// in Main:
S s;
I i = s;
s.M();
i.M();

以及IL for Main:

.maxstack 1
.entrypoint
.locals init (
    [0] valuetype S s,
    [1] class I i
)

IL_0000: nop
IL_0001: ldloc.0
IL_0002: box S
IL_0007: stloc.1
IL_0008: ldloca.s s
IL_000a: call instance void S::M()
IL_000f: nop
IL_0010: ldloc.1
IL_0011: callvirt instance void I::M()
IL_0016: nop
IL_0017: ret

First(IL_000a),S::M()使用值类型调用this.Next(IL_0011),使用引用(盒装)类型调用它.

这是如何运作的？

我可以想到三种方式:

1. I::M编译了两个版本,用于value/ref类型.在vtable中,它存储一个用于ref类型,但静态调度的调用使用一个用于值类型.这是丑陋的,不太可能,但可能.
2. 在vtable中,它存储一个取消装箱的"包装"方法this,然后调用实际方法.这听起来效率低下,因为所有方法的参数都必须通过两次调用来复制.
3. 有特殊的逻辑来检查这个callvirt.效率更低:所有人都会callvirt受到轻微的惩罚.

Answer 1

简而言之，在方法本身中， 的值struct始终通过指针访问。这意味着该方法不会像作为struct普通参数传递一样运行，它更像是一个ref参数。这也意味着该方法不知道它是否对装箱值进行操作。

长答案：

首先，如果我编译你的代码，则s.M();不会生成任何代码。JIT 编译器足够智能，可以内联方法，内联空方法不会产生任何代码。所以，我所做的就是申请[MethodImpl(MethodImplOptions.NoInlining)]以S.M避免这种情况。

现在，这是您的方法生成的本机代码（省略函数序言和结尾）：

// initialize s in register AX
xor         eax,eax  
// move s from register AX to stack (SP+28h)
mov         qword ptr [rsp+28h],rax  
// load pointer to MethodTable for S to register CX
mov         rcx,7FFDB00C5B08h  
// allocate memory for i on heap
call        JIT_TrialAllocSFastMP_InlineGetThread (07FFE0F824C10h)  
// copy contents of s from stack to register C
movsx       rcx,byte ptr [rsp+28h]  
// copy from register CX to heap
mov         byte ptr [rax+8],cl  
// copy pointer to i from register AX to register SI
mov         rsi,rax  
// load address to c on stack to register CX
lea         rcx,[rsp+28h]  
// call S::M
call        00007FFDB01D00C8  
// copy pointer to i from register SI to register CX
mov         rcx,rsi  
// move address of stub for I::M to register 11
mov         r11,7FFDB00D0020h  
// ???
cmp         dword ptr [rcx],ecx  
// call stub for I::M
call        qword ptr [r11]  

在这两种情况下，call最终都会调用相同的代码（这只是一条ret指令）。第一次，CX 寄存器指向堆栈分配s（上述代码中的 SP+28h），第二次指向堆分配i（调用堆分配函数后的 AX+8）。