空条件运算符与委托和常规对象的功能相同吗？

Question

Reference

我目前正在处理一些线程敏感代码。

在我的代码中，我有一个由两个不同线程操作的对象列表。一个线程可以将对象添加到此列表中，而另一个线程可以将其设置为 null。

在上面的参考资料中，它特别提到了代表：

myDelegate?.Invoke()

相当于：

var handler = myDelegate;
if (handler != null)
{
    handler(…);
}

我的问题是，List<> 的这种行为是否相同？例如：

是：

var myList = new List<object>();    
myList?.Add(new object());

保证等价于：

var myList = new List<object>();

var tempList = myList;
if (tempList != null)
{
    tempList.Add(new object());
}

?

---

编辑：

请注意，（委托的工作方式）之间存在差异：

var myList = new List<int>();
var tempList = myList;
if (tempList != null)
{
    myList = null; // another thread sets myList to null here
    tempList.Add(1); // doesn't crash
}

和

var myList = new List<int>();
if (myList != null)
{
    myList = null; // another thread sets myList to null here
    myList.Add(1); // crashes
}

Answer 1

这是一个需要仔细分析的微妙问题。

首先，问题中提出的代码毫无意义，因为它对保证不为空的局部变量进行空检查。据推测，真正的代码从一个非局部变量中读取，该变量可能为空也可能不为空，并且可能在多个线程上被更改。

这是一个超级危险的职位，我强烈建议您不要追求这个架构决策。寻找另一种在工作人员之间共享内存的方法。

解决您的问题：

问题的第一个版本是：?. 运算符是否与您引入临时的版本具有相同的语义？

是的，确实如此。但我们还没有完成。

您没有问的第二个问题是：C# 编译器、抖动或 CPU 是否有可能导致具有临时性的版本引入额外的读取？也就是说，我们是否保证

var tempList = someListThatCouldBeNull;
if (tempList != null)
    tempList.Add(new object());

永远不会像你写的那样执行

var tempList = someListThatCouldBeNull;
if (tempList != null) 
    someListThatCouldBeNull.Add(new object());

“引入读取”的问题在 C# 中很复杂，但简短的版本是：一般来说您可以假设不会以这种方式引入读取。

我们好吗？当然不是。该代码完全不是线程安全的，因为Add 可能会在多个线程上被调用，这是未定义的行为！

假设我们以某种方式解决了这个问题。现在情况好吗？

没有。我们仍然不应该对这段代码有信心。

为什么不呢？

原始发布者没有显示任何机制来保证someListThatCouldBeNull 的最新值正在被读取。 它是在锁下访问的吗？它易挥发吗？是否引入了内存屏障？ C# 规范非常清楚，如果不涉及锁或易失性等特殊效果，读取可以在时间上任意向后移动。您可能正在读取缓存值。

同样，我们也没有看到执行写入的代码；这些写入可以任意移动到未来。移至过去的读取或移至未来的写入的任何组合都可能导致读取“陈旧”值。

现在假设我们解决了这个问题。这能解决整个问题吗？当然不是。 我们不知道涉及多少线程，或者这些线程中是否有任何线程也在读取相关变量，以及这些读取是否存在任何假定的排序限制。 C# 确实不要求所有读取和写入的顺序具有全局一致的视图！两个线程可能不同意对 volatile 变量的读取和写入顺序。也就是说，如果内存模型允许两种可能的观察顺序，则一个线程观察一个，另一个线程观察另一个是合法的。 如果您的程序逻辑隐含地依赖于观察到的单一读写顺序，那么您的程序是错误的。

现在也许你明白为什么我强烈建议不要以这种方式共享内存。这是一个充满微妙错误的雷区。

那你该怎么办？

• 如果可以的话：停止使用线程。找到一种不同的方式来处理您的异步。
• 如果您做不到，使用线程作为解决问题的工作线程，然后返回池。让两个线程同时敲击同一个内存是很难做到的。让一个线程启动并计算一些东西并在完成后返回值更容易正确处理，而且您可以...
• ...使用任务并行库或其他旨在正确管理线程间通信的工具。
• 如果您做不到，尝试尽可能少地改变变量。不要将变量设置为空。如果您要填写列表，请使用线程安全列表类型初始化列表一次，然后仅从该变量中读取。让列表对象为您处理线程问题。

Answer 2

在this answer 中，Eric Lippert 确认在所有情况下都使用临时变量，这将阻止“？”。运算符导致 NullReferenceException 或访问两个不同的对象。但是，还有许多其他因素会导致此代码不是线程安全的，请参阅Eric's answer。

UPD：解决未创建临时变量的声明：无需为局部变量引入临时变量。但是，如果您尝试访问可能会被修改的内容，则会创建一个变量。使用相同的 SharpLab 并稍微修改代码，我们得到：

using System;
using System.Collections.Generic;

public class C {
    public List<Object> mList;

    public void M() {
        this.mList?.Add(new object());
    }
}

变成

public class C
{
    public List<object> mList;

    public void M()
    {
        List<object> list = mList;
        if (list != null)
        {
            list.Add(new object());
        }
    }
}

Answer 3

答案是肯定的。

var myList = new List<object>();    
myList?.Add(new object());

编译为以下 (as seen here)

List<object> list = new List<object>();
if (list != null)
{
    list.Add(new object());
}

Answer 4

是的，它们是一样的。你还可以看到下面的底层IL，由Ildasm生成：

public void M()
{
    var myList = new List<object>();
    myList?.Add(new object());
}

这将是：

.method public hidebysig instance void  M() cil managed
{
  // Code size       25 (0x19)
  .maxstack  2
  .locals init (class [System.Collections]System.Collections.Generic.List`1<object> V_0)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  newobj     instance void class [System.Collections]System.Collections.Generic.List`1<object>::.ctor()
  IL_0006:  stloc.0
  IL_0007:  ldloc.0
  IL_0008:  brtrue.s   IL_000c
  IL_000a:  br.s       IL_0018
  IL_000c:  ldloc.0
  IL_000d:  newobj     instance void [System.Runtime]System.Object::.ctor()
  IL_0012:  call       instance void class [System.Collections]System.Collections.Generic.List`1<object>::Add(!0)
  IL_0017:  nop
  IL_0018:  ret
} // end of method C::M

还有：

public void M2()
{
    List<object> list = new List<object>();
    if (list != null)
    {
        list.Add(new object());
    }
}

这将是：

.method public hidebysig instance void  M2() cil managed
{
  // Code size       30 (0x1e)
  .maxstack  2
  .locals init (class [System.Collections]System.Collections.Generic.List`1<object> V_0,
           bool V_1)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  newobj     instance void class [System.Collections]System.Collections.Generic.List`1<object>::.ctor()
  IL_0006:  stloc.0
  IL_0007:  ldloc.0
  IL_0008:  ldnull
  IL_0009:  cgt.un
  IL_000b:  stloc.1
  IL_000c:  ldloc.1
  IL_000d:  brfalse.s  IL_001d
  IL_000f:  nop
  IL_0010:  ldloc.0
  IL_0011:  newobj     instance void [System.Runtime]System.Object::.ctor()
  IL_0016:  callvirt   instance void class [System.Collections]System.Collections.Generic.List`1<object>::Add(!0)
  IL_001b:  nop
  IL_001c:  nop
  IL_001d:  ret
} // end of method C::M2