C#中ValueTuple的原理是什么

本篇文章為大家展示了C#中ValueTuple的原理是什么，內容簡明扼要并且容易理解，絕對能使你眼前一亮，通過這篇文章的詳細介紹希望你能有所收獲。

json 轉換

先創建一個項目，然后安裝 Json 解析，使用下面的代碼，在運行之前，先猜一下，下面的代碼會出現什么

   var foo = (name: "lindexi", site: "blog.csdn.net/lindexi_gd");
   var str = JsonConvert.SerializeObject(foo);

實際上輸出的是 {"Item1":"lindexi","Item2":"blog.csdn.net/lindexi_gd"}

那么剛才的命名在哪？

如果想知道，那么請看 ValueTuple 的原理

原理

先來寫一段代碼，編譯之后對他反編譯，看一下他是怎么做的

  static void Main(string[] args)
  {
   var foo = Foo();
   var str = JsonConvert.SerializeObject(foo);
   Console.WriteLine(str);
  }

  static (string name, string site) Foo()
  {
   return (name: "lindexi", site: "blog.csdn.net/lindexi_gd");
  }

不需要安裝反編譯軟件，可以使用這個網站拿到反編譯

可以看到Foo被編譯為 TupleElementNames 特性的兩個字符串

 [return: TupleElementNames(new string[]
 {
  "name",
  "site"
 })]
 private static ValueTuple<string, string> Foo()
 {
  return new ValueTuple<string, string>("lindexi", "blog.csdn.net/lindexi_gd");
 }

所以實際上代碼是 ValueTuple<string, string> 不是剛才定義的代碼，只是通過 TupleElementNames 讓編譯器知道值，所以是語法糖。

IL 代碼是

private hidebysig static valuetype [mscorlib]System.ValueTuple`2<string, string> 
 Foo() cil managed 
 {
 .param [0] 
 .custom instance void [mscorlib]System.Runtime.CompilerServices.TupleElementNamesAttribute::.ctor(string[]) 
  = (
  01 00 02 00 00 00 04 6e 61 6d 65 04 73 69 74 65 // .......name.site 這里就是 return: TupleElementNames 的命名
  00 00           // ..
  )
 .maxstack 2
 .locals init (
  [0] valuetype [mscorlib]System.ValueTuple`2<string, string> V_0
 )

 // [20 9 - 20 10]
 IL_0000: nop   

 // [21 13 - 21 72]
 IL_0001: ldstr  "lindexi"
 IL_0006: ldstr  "blog.csdn.net/lindexi_gd"
 IL_000b: newobj  instance void valuetype [mscorlib]System.ValueTuple`2<string, string>::.ctor(!0/*string*/, !1/*string*/)
 IL_0010: stloc.0  // V_0
 IL_0011: br.s   IL_0013

 // [22 9 - 22 10]
 IL_0013: ldloc.0  // V_0
 IL_0014: ret   
 }

這個特性只有編譯器可以用，不可以在代碼使用。

在上面的解釋，實際上 IL 不知道存在定義的命名，所以不可以通過這個方法獲得值。

動態類型獲得值

如果希望使用動態類型獲得值，那么下面的代碼實際上會運行出現異常

  static void Main(string[] args)
  {
   dynamic foo = Foo();
   Console.WriteLine(foo.name);
  }

  static (string name, string site) Foo()
  {
   return (name: "lindexi", site: "blog.csdn.net/lindexi_gd");
  }

運行出現 RuntimeBinderException 異常，因為沒有發現 name 屬性

實際上對比下面匿名類，也就是很差不多寫法。

  dynamic foo = new { name = "lindexi", site = "blog.csdn.net/lindexi_gd" };
   Console.WriteLine(foo.name);

運行是可以的，所以在使用動態類型，請不要使用 ValueTuple ，如果需要使用，那么請知道有存在找不到變量異常，而且是在運行才出現異常。

性能提升

如果使用 ValueTuple 編程會有一些優點，性能是其中之一。而且對于異步編程，使用 ValueTuple 可以繼續使用 await 的方法。

假如有一個方法需要返回 5 個參數，那么以前的做法有三個方法，第一個方法是使用 out 的方法，第二個方法是使用 Tuple ，第三個方法是定義一個臨時的類。

如果使用了 out 的方法，那么這個方法就不可以繼續使用異步 await 的方法，因為 await 需要做出狀態機，參見我寫的await原理。如果使用 Tuple ，或這定義一個臨時的類，就會出現性能的問題。

從上面的原理，已經告訴大家，ValueTuple 是值類型，而 Tuple 或定義的一個類不是值類型。編譯器的優化是讓 ValueTuple 分配在棧，對于普通的類分配在堆空間。如果一個類分配到堆空間，那么就需要使用垃圾回收才可以清理空間。而分配到棧就不需要使用垃圾回收，使用完成就清空棧，效率比堆空間大。

但是使用棧空間需要注意，棧空間是很小的，如果使用了大量棧空間可能會出現堆棧gg。因為考慮到部分剛入門的小伙伴，所以我就需要多說一些，上面說的 ValueTuple 使用了棧空間需要小心棧空間不足，和你存放的值的關系不大，而是和定義的 ValueTuple 數量有關，這個數量是非常大的。但是在遞歸方法中，本來是剛好空間足夠的，在使用了 ValueTuple 可能就不夠了。

使用 ValueTuple 可以繼續使用異步，而且不需要垃圾回收，性能比Tuple高，所以建議在多返回參數使用 ValueTuple，而不是定義一個類。

其他需要知道的

不要隨便定義一個看不懂的值

實際上下面的代碼，編譯是可以通過

(int x, (int y, (float a, float b))[] c) f1

但是這個值，在看的時候，幾乎說不出他的屬性

第二個需要知道的，ValueTuple 是值類型，所以他的默認值不是 null 而是 default(xx)，在C# 7.2 支持使用關鍵字，所以不需要去寫 defalut(xx,xx)

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