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C# 未來新特性:靜態委托和函式指標

C# 每發佈一次新版本,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式來說並沒什麼實際用處,主要用於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,主要實現了新的取用型別和函式呼叫方式。

靜態委托

C# 中的普通委托是一種比較複雜的資料結構。它包含一個函式指標、一個針對 this 引數的物件取用(可選),以及一個指向委托鏈的鏈接。同其他取用型別變數相同,這個結構體也採用了堆分配方式,具有同樣的記憶體壓力。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 型別的函式指標。因此,靜態委托是一種結構型別的變數,就是說不論在托管還是非托管代碼中,它都具有相同的記憶體分佈,在呼叫本機代碼時也不需要進行組裝了。

靜態委托宣告的語法如下:

static delegate int Func()

 

我們可以使用類似於UnmanagedFunctionPointer的屬性來指定其他設置,如字符集和呼叫約定。

靜態委托也有一些使用限制,例如只能取用靜態函式,不能取用物件的成員方法,因為沒有可用於儲存物件指標的記憶體空間。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)來呼叫,而普通委托則通過中間層指令 call 或 callvirt(call virtual)來呼叫。

為了實現代碼的向後兼容性,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,因為並不是所有的普通委托都滿足靜態委托的要求。

你可以在 GitHub 上閱讀更多有關靜態委托提案的信息。

函式指標

函式指標則是另外一個比較有吸引力的新提案(我們姑且稱它為函式指標,因為它實現了一個類似 C++ 的指標標示符 *)。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,它也需要先有一個宣告,只不過使用關鍵字 funcptr 替換了 delegate:

funcptr int F1(int value);

 

當呼叫本機函式時,呼叫者首先要確定一個呼叫約定。而這將會影響棧中變數的排列次序,以及使用結束後該由呼叫者還是被呼叫者來負責清理棧。這個提案可使用的呼叫約定有 cdecl、fastcall、stdcall、thiscall 和 winapi。開發者可以通過修改委托宣告來指定所需要的呼叫約定:

 

funcptr cdecl int F1(int value);

 

 

在這個提案里,函式指標只能在非安全背景關係中使用。

作為提案的一部分,你可以在函式名前面使用地址運算子(&)來生成一個函式指標。這個操作同樣也只能在非安全背景關係中使用。

函式指標的其他限制與靜態委托相同。例如,它們只能取用靜態函式,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,它被採用的可能性不是很高。

原文地址:https://www.infoq.cn/article/3xbaNiB_ChbH8McgiEz5


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