C# 7.2中结构体性能问题的解决方案

背景

C# 中的结构体常常被用来存储一些小型的数据结构，这是因为结构体比类更加轻量级，占用的空间更少，因此在性能要求较高的场景下，结构体通常优于类。但是，在C# 7.2之前，结构体也存在一些性能问题，这些问题在一些特定的情况下会导致性能急剧下降。此问题已在C# 7.2中得到了解决。

问题描述

在C# 7.2之前，当对一个结构体对象调用一个方法时，如果该方法需要修改结构体对象中的某个值，那么整个结构体对象就会被复制一份，然后在复制的结构体对象上进行修改。这个行为会导致额外的内存分配和复制操作，从而导致性能下降。

示例代码如下：

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;

    public void Translate(int dx, int dy)
    {
        X += dx;
        Y += dy;
    }
}

Point p = new Point();
p.Translate(1, 1); // 看似只是修改了p中的X和Y，实际上却复制了整个结构体

在上述代码中，当调用p.Translate方法时，整个Point结构体都会被复制一份，并在复制的结构体对象上进行修改。

解决方案

C# 7.2引入了一个新的修饰符：in。通过使用in修饰符来修饰方法中的参数，可以将方法的参数声明为只读，这样就可以避免结构体被复制这个问题。同时，使用in修饰符也可以让代码更加清晰，明确表明该参数不会被修改。

示例代码如下：

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;

    public void Translate(in int dx, in int dy)
    {
        X += dx;
        Y += dy;
    }
}

Point p = new Point();
p.Translate(in 1, in 1); // 使用in修饰参数避免结构体被复制

在上述代码中，当调用p.Translate方法时，使用了in修饰符声明了dx和dy参数，避免了结构体的复制问题。

需要注意的是，使用in修饰符的方法中对参数的修改操作都是不被允许的。如果需要修改参数，可以通过将参数声明为ref修饰符来实现。示例代码如下：

struct Point
{
    public int X;
    public int Y;

    public void Translate(ref int dx, ref int dy)
    {
        X += dx;
        Y += dy;
    }
}

Point p = new Point();
int dx = 1;
int dy = 1;
p.Translate(ref dx, ref dy); // 使用ref修饰参数可以修改参数的值

总结

C# 7.2中，使用in修饰符可以有效避免结构体因方法调用而被复制的问题。对于那些需要修改参数值的方法，可以使用ref修饰符来实现。这些新特性可以在一些对性能要求较高的场景下提升代码性能，值得开发者关注和使用。