在 C# 中使用值参数模拟模板

Question

有什么方法可以在 C# 中模拟 C++ 值模板参数？

template<bool flag>
void Method()
{
     // Do some work
     if constexpr(flag)
     {
          // Do something specific
     }
     // Do some more work
}

这样它会生成两个版本的方法，可以这样调用：

Method<false>();
Method<true>();

这是出于性能原因，因此最好不要在Method 内进行额外调用。 Method 是性能关键部分，它被调用了数十亿次，因此从它挤出每个 CPU 周期非常重要。

另一方面，它有一个相当复杂的逻辑，所以我宁愿不要有两个副本。

我想我可以用泛型做一些事情，但这不是性能的最佳选择。所以现在我能想到的唯一方法就是为它创建某种模板代码生成器。但也许还有其他选择？ 或许可以使用 Roslyn 编译该方法的两个版本，以便创建带有特定参数的两个优化版本？

void Method(bool flag)
{
     // Do some work
     if (flag)
     {
          // Do something specific
     }
     // Do some more work
}

这样我就可以编译成：

void Method_false(false)
{
     // Do some work
     // Do some more work
}

到：

void Method_true(true)
{
     // Do some work
     // Do something specific
     // Do some more work
}

有可能吗？

Answer 1

元编程在 C# 中是不可能的。在以下 SO 问题中以代码转换工具的形式寻找可能的替代方案：Is metaprogramming possible in C#?

Answer 2

您不能直接从语言中执行此操作，但它是可能，因为 JIT 足够聪明。创建一个接口和两个结构体：

public interface IBool
{
    bool IsTrue();
}

public struct True : IBool
{
    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public bool IsTrue()
    {
        return true;
    }
}

public struct False : IBool
{
    [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public bool IsTrue()
    {
        return false;
    }
}

请注意IsTrue 的实现标有MethodImpl 属性。现在将您的Method 重写为通用：

public static void Method<T>(ref T flag) where T : struct, IBool
{
    if (flag.IsTrue())
    {
        Console.WriteLine(42);
    }
    else
    {
        Console.WriteLine(24);
    }
}

有一点很重要：T 具有 struct 约束，因此 JIT 知道没有从 T 继承的类型，并且没有人可以覆盖 IsTrue 的返回值。此外，由于此方法将被内联，因此 JIT 将对 IsTrue 的调用替换为常量。当你有

if (false)
{
    // some code
}

这意味着整个代码块将被删除。结果，JIT 将创建 Method 的两个实现：第一个具有 if 部分的内容，而 seconf 具有 else 部分的内容。您可以在反汇编窗口中查看：