C＃方法多态性与泛型的性能

Question

我注意到在C＃中，与C ++不同，您可以组合虚拟和通用方法。 例如：

using System.Diagnostics;

class Base {
    public virtual void Concrete() {Debug.WriteLine("base concrete");}
    public virtual void Generic<T>() {Debug.WriteLine("base generic");}
}

class Derived : Base {
    public override void Concrete() {Debug.WriteLine("derived concrete");}
    public override void Generic<T>() {Debug.WriteLine("derived generic");}
}

class App {
    static void Main() {
        Base x = new Derived();
        x.Concrete();
        x.Generic<PerformanceCounter>();
    }
}

鉴于可以实例化任何数量的Generic<T>版本，看起来不像标准的vtbl方法可用于解析方法调用，事实上它并非如此。 这是生成的代码：

        x.Concrete();
mov         ecx,dword ptr [ebp-8] 
mov         eax,dword ptr [ecx] 
call        dword ptr [eax+38h] 
        x.Generic<PerformanceCounter>();
push        989A38h 
mov         ecx,dword ptr [ebp-8] 
mov         edx,989914h 
call        76A874F1 
mov         dword ptr [ebp-4],eax 
mov         ecx,dword ptr [ebp-8] 
call        dword ptr [ebp-4] 

额外的代码似乎是根据通用参数查找动态vtbl，然后调用它。 有没有人写过这个实现的具体细节？ 与非通用案例相比，它的表现如何？

Answer 1

.NET泛型实现可以轻松地处理这样的场景并且具有非常好的性能。 我刚刚写了一篇关于它的博客文章 。

Micosoft Research撰写的这篇论文是查找有关CLR如何实现泛型的信息的最佳资源之一。

你有关于vtable的事情。 当JIT编译器偶然发生时，CLR如何为泛型类型创建可执行代码取决于泛型类型参数。 值类型和引用类型的处理方式不同。

虽然可执行代码（实例化，本机映像）在作为引用类型的所有泛型类型参数的实例化之间共享，但与实例化的实例（对象）相关联的vtable对于具体参数类型是唯一的。

以下是上述论文的相关引用：

4.2对象表示CLR的垃圾收集堆中的对象由vtable指针表示，后跟对象的内容（例如字段或数组元素）。 vtable的主要作用是虚方法调度：它包含由对象类定义或继承的每个方法的代码指针。 但是对于简单的类类型，至少在vtable和类之间存在一对一的对应关系时，它也可以用来表示对象的类型。 当以这种方式使用vtable时，我们将其称为类型的类型句柄。 在基于完全特化的多态的实现中，精确运行时类型的概念是免费的，因为相同参数化类型的不同实例具有不同的vtable。 但现在假设代码在不同的实例之间共享，例如List<string>和List<object> 。 两个实例的vtable将是相同的，因此我们需要某种方式来表示运行时的实例化。

...

[对于每个实例化，我们]用指向组合的vtable和实例化结构的指针替换vtable指针，并在每个实例化时复制它[结构]。

Answer 2

实现.NET泛型的方式，对于泛型类（或方法）的每次使用，CLR都会创建该类（或方法）的新实现，并填充泛型参数。对于引用类型，它们共享一个实现（因为它们都只是相同大小的指针）; 每个结构都有自己的实现，因为大小都不同。

所以我猜测泛型类型/方法的每个实现都有它自己的vtable，并且该代码正在执行'查找通用实现'，然后在它找到的实现上执行'lookup vtable override'。