使用“联合结构”来避免强制转换/装箱/拆箱

Question

在某种情况下，我需要管理受约束的值。简化；假设我需要将值限制为字符串或 64 位整数。

为此；我正在考虑声明一个结构类型，其中一个字段用于存储值的类型，一个字段用于实际值。

在这个简化的例子中，类型字段可能会被省略，因为我们可以通过它们的 CLR 类型来区分字符串和整数。然而;我需要 type 字段用于其他目的（一个 CLR 类型可以表示多个“约束值类型”）。

直截了当的方法：

public struct MyValue
{
    private object _value;
    private MyValueType _type;

    public string String
    {
        get
        {
            // todo: check type
            return (string)_value;
        }

        set
        {
            // todo: validate value
            _type = MyValueType.String;
            _value = value;
        }
    }

    public long Int64
    {
        get
        {
            // todo: check type
            return (long)_value;
        }

        set
        {
            // todo: validate value
            _type = MyValueType.Int64;
            _value = value;
        }
    }
}

但是，这种方法需要一些“额外”的 IL 指令：

• String-getter 需要 castclass 指令从对象转换为字符串。
• Int64-getter 需要一个 unbox.any 指令才能从对象转换为长对象。
• Int64-setter 需要 box 指令才能将 long 转换为 object。

这个结构的目的是强制约束，所以当它获取或设置一个值时，就知道它是正确的类型。

因此我正在考虑使用FieldOffset 属性。像这样的：

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public struct MyValue
{
    [FieldOffset(0)]
    private string _string;
    [FieldOffset(0)]
    private long _int64;

    [FieldOffset(8)]
    private MyValueType _type;

    public string String
    {
        get
        {
            // todo: check type
            return _string;
        }

        set
        {
            // todo: validate value
            _type = MyValueType.String;
            _string = value;
        }
    }

    public long Int64
    {
        get
        {
            // todo: check type
            return _int64;
        }

        set
        {
            // todo: validate value
            _type = MyValueType.Int64;
            _int64 = value;
        }
    }
}

使用这种方法没有额外的装箱、拆箱或强制转换说明。这让我觉得这种方法更好。

问题是：使用显式结构布局和字段偏移属性有什么缺点吗？

也许 JIT 编译器会因为某种原因而窒息？

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在实际代码中；该结构将是不可变的。这些字段将是只读的，并且没有任何设置器。

首先，我认为这不会产生影响，因为它或多或少意味着设置器将移入构造器，每个值类型一个。

但是；编译器要求 所有 结构成员由构造函数初始化 - 不考虑它们具有相同的字段偏移量。

我需要这样做：

public MyValue(string value)
{
    // todo: validate value
    _int64 = 0; // just to satisfy the compiler
    _string = value;
    _type = MyValueType.String;
}

public MyValue(long value)
{
    // todo: validate value
    _string = null; // just to satisfy the compiler
    _int64 = value;
    _type = MyValueType.Int64;
}

这意味着第二种方法也需要“额外”的 IL 指令。有三个额外的指令用于“默认”每个不会使用的字段。

例如：设置_string = null 产生ldarg.0、ldnull 和stfld。

这些额外的指令完全是浪费。如果我添加其他字段，情况会变得更糟。

所以;还有一个问题：JIT 编译器是否足够聪明，可以忽略这些浪费的指令？

Answer 1

没关系。这似乎无论如何都做不到。尝试加载这样的类型会导致 TypeLoadException 说类似

无法从程序集“MyAssembly”加载类型“MyValue”，因为它在偏移量 0 处包含对象字段，该对象字段未正确对齐或与非对象字段重叠 .

所以，我猜不可能在与值类型字段相同的偏移量上拥有引用类型字段。

故事结束。

我将留下这个问答（不是删除），但以防其他人好奇。