编写迭代器方法时避免复制大型结构参数

Question

我有一个从分析中知道的大型结构，复制起来很昂贵。我正在使用 in 关键字传递这个结构的实例，效果很好。

现在我想将此作为参数传递给迭代器方法，该方法本身将值传递给其他迭代器方法 - 但in 是不允许的，这意味着每次传递给方法时都会复制该值。

这里的上下文是一个包含视频游戏保存状态的结构，迭代器方法是一个“加载”方法，它在 Unity 游戏引擎中将保存数据的处理分散到多个帧（它使用迭代器实现协程） .加载方法比较复杂，需要分解成几种方法。

例子：

struct SaveData{
    // large data
}

// Async loading - can spread processing across frames (yay!) but copies lots of data (boo!)

IEnumerator LoadAsync(SaveData saveData) {// wish I could use 'in' here!
    // use some part of saveData
    yield return;
    // use more of saveData
    yield return InnerLoad(saveData); // wish I could use 'in' here!
}

IEnumerator InnerLoadAsync(SaveData saveData) {// wish I could use 'in' here!
    // use saveData
    yield return;
}


// Synchronous loading - very efficient (yay!) but blocks, causing an unacceptably long delay (boo!)

void LoadSynchronous(in SaveData saveData){
    // use some part of saveData
    // use more of saveData
    InnerLoadSynchronous(in saveData);
}

void InnerLoadSynchronous(in SaveData saveData){
    // use saveData
}

我理解为什么一般情况下 in 不允许用于迭代器（例如，如果迭代器/协程比值的所有者寿命长怎么办？） - 所以我明白为什么最外层的迭代器函数需要副本。但是对于内部调用，由于它们是用yield return 调用的，所以内部迭代器不会比内部更持久，所以似乎应该有某种方法可以使用in。

这里有没有我遗漏的语言功能，或者我可以使用一个很好的模式来解决它？我认为用外部类包装类型会起作用，但它看起来有点乱，当然仍然需要一份副本，因为我不能有 ref 或 in 成员。

Answer 1

但是对于内部调用，由于它们是通过 yield return 调用的，因此内部迭代器不会比内部迭代器更持久，所以似乎应该有一些方法可以使用。

你错过了一些东西。举个简单的例子：

public class C
{
    public static void Main()
    {
        var enumerator = Outer(3);

        Console.WriteLine("Enumerating 1");
        enumerator.MoveNext();

        Console.WriteLine("Enumerating 2");
        enumerator.MoveNext();

        var innerEnumerator = (IEnumerator)enumerator.Current;

        Console.WriteLine("Enumerating Inner 1");
        innerEnumerator.MoveNext();
    }
    
    public static IEnumerator Outer(int i)
    {
        yield return null;
        Console.WriteLine("Yielding Inner");
        yield return Inner(i);
    }
    
    public static IEnumerator Inner(int i)
    {
        Console.WriteLine($"Inner {i}");
        yield break;   
    }
}

打印出来：

Enumerating 1
Enumerating 2
Yielding Inner
Enumerating Inner 1
Inner 3

(SharpLab).

如您所见，Inner 并未立即枚举。编译器生成的Inner 实现将编译器生成的IEnumerable 返回给Outer 的调用者，直到调用者显式调用MoveNext，Inner 的主体才被执行。

但是，Inner 被调用得更早。编译器生成的Inner 的实现完全执行，并在上面的Yielding Inner 之后返回生成的IEnumerator。所以Inner 需要将变量i 存储在编译器生成的类中的某个位置，这就是为什么它不能是in。