在不将结构设为只读的情况下避免将 `in` 与结构一起使用会降低性能吗？

Question

C# 7.2 添加了两个新特性：

1. 输入参数

   使用in的参数让我们通过引用传递，但随后阻止我们将值分配给它。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

2. 只读结构

   解决此问题的一种方法是使用readonlyfor a struct。当您将它传递给一个in参数时，编译器会看到它readonly并且不会创建防御性副本，从而使其成为更好的性能替代方案。

这一切都很棒，但该领域的每个领域struct都必须如此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参数的好处（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 的字段struct，而不会in因创建防御副本？

Answer 1

当您将 [a readonly struct]传递给in 参数时，编译器会看到它是只读的并且不会创建防御性副本。

我想你误会了。编译器创建了一个只读变量的防守副本，包含struct（这可能是一个in参数，也是一个readonly字段），当你调用该方法struct。

考虑以下代码：

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

请注意，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。

IL 为Bar：

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指令创建了防御性副本，以确保如果M发生变异struct,s不会发生变异（因为它是只读的）。

如果你更改代码，使S一个readonly struct，那么IL为Foo保持不变，但Bar其改变为：

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。

这是将您标记struct为readonly避免的防御性副本。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。