原始類型不變性和堆棧？

Question

我正在讀'CLR通過C＃'，並且'在運行時如何聯繫'以及'原始，參考和值類型'我有點困惑。 如果我有下面的代碼從主叫 -

void DoSomething(int x) 
{ 
    int m = x/2; 
    int n = SomeMethod1(m); 
     n = (n * 2) + x; 
    int k = SomeMethod2(n); 
     m += (k*3); 
} 

的代碼沒有任何用處，但我只是想了解當地的整數變量和內存分配的行爲。

我知道m，n和k位於堆棧上嗎？ 現在，對於最後一行（我忽略變量n），必須修改'm'的值。因此，堆棧中的所有其他內容必須被彈出並且'm'的值被更新？相比堆上的裝箱和拆箱開銷，這可以忽略不計嗎？如果堆疊高度更高，它會變得重要嗎？

P.S：從討論中排除GC（對於裝箱和取消裝箱），這絕對是一種開銷，也只是試圖理解行爲，可能/可能不是實際情況。

Answer 1

不，沒有什麼說m，n或k應該在棧上。最有可能的是，他們將會登記註冊，而且因爲你甚至沒有使用相互依賴關係，他們甚至不必同時在那裏。 JIT編譯器在運行時優化方面非常出色，除了方法參數（或其引用）之外，堆棧幾乎不用於任何其他任何東西。 GC在寄存器或堆棧中都沒有權力 - 堆棧以與本地代碼相同的方式釋放。只有堆是GC的一個域。

這是一個常見的誤解，因爲在IL（中間語言C＃編譯成）實際上確實是所有使用堆棧。但是，這是而不是什麼是在您的機器上執行 - IL代碼再次由JIT編譯器編譯。當然，JIT編譯器也可以自由地處理堆棧中的所有內容，但這很愚蠢。簡單例子時間：

x + y 

將彙編本IL（僞代碼）：

push y 
push x 
op_Add 

因此，對於一個簡單的整數加法，它需要做的方法調用和兩個推入堆棧。不是非常昂貴，但如果你想要做任何嚴肅的計算，你就有麻煩了。

然而，JIT編譯器會更喜歡這樣生產的東西：

add ax, bx 

這是關於這個非常聰明，所以它實際上是經常使用的寄存器甚至方法參數 - 如果它是安全的。

但是，請注意，所有這些只是一個實現細節 - 在這種情況下，性能優化。一個整數可能很容易在堆上生存（事實上，如果它是例如盒裝的或者堆中存在的另一個對象的一部分）。

所以，顯然，最快的事情是那些在CPU本身內部支持的東西 - 就像上面的例子一樣，將兩個寄存器加在一起。非常快。

使用堆棧通常仍然非常快。這並不是說堆的分配是昂貴的 - 事實上，堆和堆棧分配的成本大致相同。這是釋放的痛苦 - 堆需要垃圾收集和壓縮，而堆只需要一個指針的變化。

哦，你誤解了你可以訪問堆棧的方式。確實，有基本的push和pop指令，但是，那些不是只有的方式。您可以像處理任何其他內存一樣直接處理堆棧的內存。事實上，這就是爲什麼你可以看到堆棧指針（如ESP）的全部觀點。

Answer 2

該代碼中的每個變量都是可變的並且處於堆棧狀態！

如果你想獲得一個什麼感覺不變性然後讀Eric Lippert張貼關於不變性：

• Immutability in C# Part One: Kinds of Immutability
• Immutability in C# Part Two: A Simple Immutable Stack
• Immutability in C# Part Three: A Covariant Immutable Stack
• Immutability in C# Part Four: An Immutable Queue
• Immutability in C# Part Five: LOLZ!
• Immutability in C# Part Seven: More on Binary Trees
• Immutability in C# Part Eight: Even More On Binary Trees
• Immutability in C# Part Nine: Academic? Plus my AVL tree implementation
• Immutability in C# Part Ten: A double-ended queue
• Immutability in C# Part Eleven: A working double-ended queue

會有

m = m + (k*3); 
m += (k*3); 

區別是稍有差別在第二行中更好，因爲不會創建L1/L2緩存中的臨時註冊表元素（m +（k * 3）），並將值直接推回到變量值槽中。使其快3-12個週期（即1毫秒的1％以下）。儘量專注於重要的事情。