C#作为一种强类型语言，具有丰富的泛型支持，允许开发者编写可以应对不同数据类型的通用代码。然而，在泛型编译时，针对结构和类作为泛型参数时，会对性能产生不同的影响。
泛型编译行为
在 C#中，泛型编译行为取决于泛型参数的类型。具体而言，当泛型参数是结构（Struct）时，编译器会针对每个具体的结构类型生成特定的实现。而当泛型参数是类（Class）时，编译器则可能生成更通用的实现。
结构 vs 类
结构（Struct）
结构是值类型，它们存储在栈上，具有较小的内存开销。当泛型参数是结构时，编译器会针对每个具体的结构类型生成专门的实现，这可能导致更高的性能。因为每个结构类型都有自己的实现，避免了装箱和拆箱的开销，同时优化了内存分配和访问。
类（Class）
类是引用类型，存储在堆上，需要通过引用进行访问。当泛型参数是类时，编译器可能生成更通用的实现。这可能导致较低的性能，因为通用实现需要进行动态调度和引用类型的操作，增加了一些开销。
测试性能差异
针对不同的泛型参数进行性能测试是一种有效的方法，以观察结构和类对泛型编译特性的影响。在测试中，可能会发现对结构类型的泛型参数，其性能可能更高，而对类类型的泛型参数，其性能可能略低。
using System.Diagnostics;
namespace ConsoleApp1 { internal interface IValueGetter { int GetValue(int index); }
internal class MyTestClass<T> where T : IValueGetter { private readonly T _valueGetter;
public MyTestClass(T valueGetter) { _valueGetter = valueGetter; }
public void Run() { long r = 0L; for (int i = 0; i < int.MaxValue; i++) { r += _valueGetter.GetValue(i); } } }
internal struct StructValueGetter : IValueGetter { public readonly int GetValue(int index) { return index + 3; } }
internal struct StructValueGetter2(int someField) : IValueGetter { public readonly int GetValue(int index) { return index + 5; } }
internal class ClassValueGetter1 : IValueGetter { public int GetValue(int index) { return index + 5; } }
internal class ClassValueGetter2 : IValueGetter { public int GetValue(int index) { return index + 7; } }
internal static class Demo2 { public static void Run() { var t1 = new MyTestClass<StructValueGetter>(new StructValueGetter()); RunDemo("StructValueGetter ", t1.Run); var t2 = new MyTestClass<ClassValueGetter1>(new ClassValueGetter1()); RunDemo("ClassValueGetter1 ", t2.Run); var t3 = new MyTestClass<ClassValueGetter2>(new ClassValueGetter2()); RunDemo("ClassValueGetter2 ", t3.Run); var t4 = new MyTestClass<IValueGetter>(new ClassValueGetter1()); RunDemo("IValueGetter-1 ", t4.Run);
var t5 = new MyTestClass<ClassValueGetter1>(new ClassValueGetter1()); RunDemo("ClassValueGetter1 ", t5.Run); var t6 = new MyTestClass<StructValueGetter2>(new StructValueGetter2()); RunDemo("StructValueGetter2", t6.Run); var t7 = new MyTestClass<IValueGetter>(new ClassValueGetter2()); RunDemo("IValueGetter-2 ", t7.Run); var t8 = new MyTestClass<IValueGetter>(new StructValueGetter()); RunDemo("IValueGetter-3 ", t8.Run);
var t9 = Activator.CreateInstance(typeof(MyTestClass<>).MakeGenericType(typeof(StructValueGetter)), new StructValueGetter()); Action action9 = (Action)Delegate.CreateDelegate(typeof(Action), t9, t9.GetType().GetMethod("Run")); RunDemo("Dynamic-Struct ", action9);
}
static void RunDemo(string caption, Action action) { var stopWatch = Stopwatch.StartNew(); action(); stopWatch.Stop(); Console.WriteLine($"{caption} time = {stopWatch.Elapsed}"); } }}
Demo2.Run();
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在.net 8.0 Release 编译执行的参考结果如下：
StructValueGetter time = 00:00:00.6920186ClassValueGetter1 time = 00:00:01.1887137ClassValueGetter2 time = 00:00:05.2889692IValueGetter-1 time = 00:00:01.1652195ClassValueGetter1 time = 00:00:01.1625259StructValueGetter2 time = 00:00:00.6488674IValueGetter-2 time = 00:00:05.2114724IValueGetter-3 time = 00:00:07.1394676Dynamic-Struct time = 00:00:00.6491220
复制代码
结论
泛型编译特性对性能有所影响，我们发现：
综上所述，了解 C#泛型编译特性对性能的影响是编写高性能代码的重要一部分，合理使用对于关键性代码性能至关重要。
文章转载自：编写人生
原文链接：https://www.cnblogs.com/tansm/p/CSharp-Generic-Performance.html
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