Question

我同时使用C ++和C＃，我想到的是，是否可以在C＃中使用泛型来消除接口上的虚函数调用。请考虑以下事项：

int Foo1(IList<int> list)
{
    int sum = 0;
    for(int i = 0; i < list.Count; ++i)
        sum += list[i];
    return sum;
}

int Foo2<T>(T list) where T : IList<int>
{
    int sum = 0;
    for(int i = 0; i < list.Count; ++i)
        sum += list[i];
    return sum;
}

/*...*/
var l = new List<int>();
Foo1(l);
Foo2(l);

在Foo1内部，每次访问list.Count和list [i]都会导致虚函数调用。如果这是使用模板的C ++，那么在调用Foo2时，编译器将能够看到虚拟函数调用可以被省略和内联，因为具体类型在模板实例化时已知。

但这同样适用于C＃和泛型吗？当你调用Foo2（l）时，在编译时就知道T是List，因此list.Count和list [i]不需要涉及虚函数调用。首先，这是一个有效的优化，并没有可怕的破坏？如果是这样，编译器/ JIT是否足够聪明以进行此优化？

Answer 1

这是一个有趣的问题，但遗憾的是，您“欺骗”系统的方法不会提高程序的效率。如果可以的话，编译器可以相对轻松地为我们做到这一点！

通过接口引用调用IList<T>时，你是正确的，方法是在运行时调度的，因此无法内联。因此，将通过接口调用IList<T>方法（如Count和索引器的调用。

另一方面，通过将其重写为通用方法，您无法获得任何性能优势（至少不能使用当前的C＃编译器和.NET4 CLR）。

为什么不呢？首先是一些背景。 C＃泛型工作是编译器编译具有可替换参数的泛型方法，然后在运行时使用实际参数替换它们。你已经知道了。

但是该方法的参数化版本不再了解您和我在编译时所做的变量类型。在这种情况下，所有编译器都知道Foo2是list是IList<int>。我们在非通用Foo2中执行的通用Foo1中包含相同的信息。

事实上，为了避免代码膨胀，JIT编译器只为所有引用类型生成通用方法的单个实例。以下是描述此替换和实例化的Microsoft documentation：

如果客户端指定了引用类型，则JIT编译器用Object替换服务器IL中的泛型参数，并将其编译为本机代码。该代码将用于对引用类型的任何进一步请求，而不是泛型类型参数。请注意，这样JIT编译器只重用实际代码。实例仍然根据托管堆的大小进行分配，并且没有转换。

这意味着JIT编译器的方法版本（对于引用类型）是不是类型安全的，但无关紧要，因为编译器在编译时确保了所有类型安全性。但更重要的是，对于你的问题，没有办法进行内联并获得性能提升。

编辑：最后，根据经验，我刚刚完成了Foo1和Foo2的基准测试，他们会产生相同的效果结果。换句话说，Foo2 不的速度比Foo1快。

让我们添加一个“inlinable”版本Foo0进行比较：

int Foo0(List<int> list)
{
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < list.Count; ++i)
        sum += list[i];
    return sum;
}

以下是效果比较：

Foo0 = 1719
Foo1 = 7299
Foo2 = 7472
Foo0 = 1671
Foo1 = 7470
Foo2 = 7756

因此，您可以看到可以内联的Foo0比其他两个快得多。您还可以看到Foo2略慢，而不是像Foo0那样快。

Answer 2

这实际上确实有效，并且（如果该功能不是虚拟的）会导致非虚拟呼叫。原因在于，与C ++不同，CLR泛型在JIT时为每个唯一的通用参数集定义一个特定的具体类（通过尾随1,2等反射表示）。如果该方法是虚拟的，它将导致虚拟调用，如任何具体的，非虚拟的，非泛型的方法。

关于.net泛型需要记住的事情是：

Foo<T>;

然后

Foo<Int32>

是运行时的有效类型，与

分开且不同

Foo<String>

，并相应地处理所有虚拟和非虚拟方法。这就是你可以创建

的原因

List<Vehicle>

并向其添加Car，但您无法创建

类型的变量

List<Vehicle>

并将其值设置为

的实例

List<Car>

。它们的类型不同，但前者有一个Add(...)方法，其参数为Vehicle，超类型为Car。

可以使用C＃泛型来消除虚函数调用吗？

2 个答案: