C# 未来新特性:静态委托和函数指针
C# 每發布一次新版本,都會增加一些底層相關的新特性, 這些特性對大多數商業程序來說并沒什么實際用處,主要用于那些對性能有很高要求的代碼,如圖形處理、機器學習以及數學工具包,等等。
接下來的兩個提案,主要實現了新的引用類型和函數調用方式。
靜態委托
C# 中的普通委托是一種比較復雜的數據結構。它包含一個函數指針、一個針對 this 參數的對象引用(可選),以及一個指向委托鏈的鏈接。同其他引用類型變量相同,這個結構體也采用了堆分配方式,具有同樣的內存壓力。此外,在非托管代碼中使用它時,需要進行組裝。
與普通委托相比,靜態委托就簡單得多。它同樣是一個結構體,但這個結構體只包含了一個 IntPtr 類型的函數指針。因此,靜態委托是一種結構類型的變量,就是說不論在托管還是非托管代碼中,它都具有相同的內存分布,在調用本機代碼時也不需要進行組裝了。
靜態委托聲明的語法如下:
static delegate int Func()
我們可以使用類似于UnmanagedFunctionPointer的屬性來指定其他設置,如字符集和調用約定。
靜態委托也有一些使用限制,例如只能引用靜態函數,不能引用對象的成員方法,因為沒有可用于存儲對象指針的內存空間。此外,靜態委托不能鏈接到其他的委托。
在 CLR(公共語言運行時) 層,靜態委托通過中間層指令 calli(call indirect)來調用,而普通委托則通過中間層指令 call 或 callvirt(call virtual)來調用。
為了實現代碼的向后兼容性,本提案允許從靜態委托隱式轉換到普通委托。但普通委托到靜態委托則只能依靠顯式轉換,因為并不是所有的普通委托都滿足靜態委托的要求。
你可以在 GitHub 上有關靜態委托提案的信息。
函數指針
函數指針則是另外一個比較有吸引力的新提案(我們姑且稱它為函數指針,因為它實現了一個類似 C++ 的指針標示符 *)。這個提案同樣使用了中間層指令 calli(call indirect)和 ldftn(load method pointer)。與靜態委托一樣,它也需要先有一個聲明,只不過使用關鍵字 funcptr 替換了 delegate:
funcptr int F1(int value);
當調用本機函數時,調用者首先要確定一個調用約定。而這將會影響棧中變量的排列次序,以及使用結束后該由調用者還是被調用者來負責清理棧。這個提案可使用的調用約定有 cdecl、fastcall、stdcall、thiscall 和 winapi。開發者可以通過修改委托聲明來指定所需要的調用約定:
funcptr cdecl int F1(int value);
在這個提案里,函數指針只能在非安全上下文中使用。
作為提案的一部分,你可以在函數名前面使用地址操作符(&)來生成一個函數指針。這個操作同樣也只能在非安全上下文中使用。
函數指針的其他限制與靜態委托相同。例如,它們只能引用靜態函數,不能鏈接到其他委托等。
這兩項提案目前都在討論之中,還沒有真正納入 C# 的路線圖。還有一個叫作 Compiler Intrinsics 的提案,但是因為有一些額外的限制,它被采用的可能性不是很高。
原文地址:https://www.infoq.cn/article/3xbaNiB_ChbH8McgiEz5
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總結
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