在 C# 中比较非托管类型的值以实现按位相等答案

【问题标题】：Comparing values of an unmanaged type for bitwise equality in C#在 C# 中比较非托管类型的值以实现按位相等
【发布时间】：2020-04-15 04:18:51
【问题描述】：

^{这个问题是关于 .NET Core 3.1 和 C# 8.0（或更新的预发布版本）。}

我需要编写一个通用方法来比较非托管值类型的两个值（即满足 C# unmanaged 约束的值类型）以实现按位相等。我意识到某些值类型可以具有带间隙的字段布局，或相等语义，其中具有不同位模式的值被预定义的相等运算符视为相等，反之亦然，具有相同位模式的值被认为不相等。例如

using static System.BitConverter;
using static System.Console;

WriteLine(ToDouble(GetBytes(0x8000000000000000ul)) ==
          ToDouble(GetBytes(0x0000000000000000ul))); // True

WriteLine(ToDouble(GetBytes(0xFFF8000000000000ul)) ==
          ToDouble(GetBytes(0xFFF8000000000000ul))); // False

我不关心这些问题。我对被视为不透明斑点的值的按位相等感兴趣。如果可能，我宁愿避免创建数据副本和固定。这是我目前的做法：

using System;
using static System.Runtime.CompilerServices.Unsafe;
using static System.Runtime.InteropServices.MemoryMarshal;

public static class BitwiseUtils
{
    public static bool BitwiseEquals<T>(in T x, in T y) where T : unmanaged
    {
        return AsBytes(CreateReadOnlySpan(ref AsRef(in x), 1)).SequenceEqual(
               AsBytes(CreateReadOnlySpan(ref AsRef(in y), 1)));
    }
}

它似乎非常有效，但看起来过于冗长。你能提出一个更简单的版本吗？

【问题讨论】：

你有高效的代码来说明它做什么和做什么......你的问题究竟是什么？ ;)
这是 7 个方法调用（包括一些来自可怕的“不安全”类），用于 2 个值的简单按位相等。我想我可能忽略了一个更简单的方法......是的，除了SequenceEqual 之外的所有方法调用都被 JIT 内联，但仍然......
除非指针算术比对不安全类的调用更让你害怕，否则至少我会坚持你所拥有的...... ;)

标签： c# .net-core bitwise-operators value-type c#-8.0

【解决方案1】：

只要unmanaged 泛型约束可用，就可以使用指向泛型非托管值类型的原始指针，以及sizeof。

public unsafe static bool BitwiseEquals<T>(in T x, in T y)
where T : unmanaged
{
    fixed (T* px = &x)
    fixed (T* py = &y)
    {
        var p1 = (byte*)px;
        var p2 = (byte*)py;

        for (var i = 0; i < sizeof(T); i++)
        {
            if (p1[i] != p2[i])
            {
                return false;
            }
        }
    }

    return true;
}

这种方式必须具有C#代码所能达到的最高性能，并且您不必担心方法调用或内联。

它与Unsafe 和MemoryMarshal 做同样的事情，并且使用“不安全”（unsafe 上下文或Unsafe 类）是不可避免的，因为您需要访问具有效率要求的原始位数据。

不管条件如何，不要害怕用 C# 编写 C 代码，因为这取决于它的作用。

【讨论】：