c# - 为什么 Interlocked.CompareExchange 只支持引用类型？

Question

免责声明:我的帖子显然总是很冗长。如果您碰巧知道标题问题的答案，请随意回答，而无需阅读我下面的扩展讨论。

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System.Threading.Interlocked类提供了一些非常有用的方法来帮助编写线程安全的代码。一种更复杂的方法是 CompareExchange ，可用于计算可从多个线程更新的运行总计。

自从使用CompareExchange有点棘手，我认为为它提供一些辅助方法是一个相当常识性的想法:

// code mangled so as not to require horizontal scrolling
// (on my monitor, anyway)
public static double Aggregate
(ref double value, Func<double, double> aggregator) {
    double initial, aggregated;

    do {
        initial = value;
        aggregated = aggregator(initial);
    } while (
        initial != Interlocked.CompareExchange(ref value, aggregated, initial)
    );

    return aggregated;
}

public static double Increase(ref double value, double amount) {
    return Aggregate(ref value, delegate(double d) { return d + amount; });
}

public static double Decrease(ref double value, double amount) {
    return Aggregate(ref value, delegate(double d) { return d - amount; });
}

现在，也许我只是对通用快乐感到内疚(我承认，这通常是真的)；但是 对我来说 将上述方法提供的功能限制为 double 确实很愚蠢仅值(或者更准确地说，我必须为我想要支持的每种类型编写上述方法的重载版本)。为什么我不能这样做？

// the code mangling continues...
public static T Aggregate<T>
(ref T value, Func<T, T> aggregator) where T : IEquatable<T> {
    T initial, aggregated;

    do {
        initial = value;
        aggregated = aggregator(initial);
    } while (
        !initial.Equals(
            Interlocked.CompareExchange<T>(ref value, aggregated, initial)
        )
    );
}

我不能这样做因为 Interlocked.CompareExchange<T>显然有一个 where T : class约束，我不明白为什么。我的意思是，可能是因为 CompareExchange 已经过载了接受 Int32 , Int64 , Double ， ETC。;但这似乎不是一个好的理由。例如，在我的例子中，能够使用 Aggregate<T> 会非常方便。执行各种原子计算的方法。

Answer 1

Interlocked.CompareExchange 旨在使用处理器直接提供的 native 原子指令来实现。让类似的东西在内部使用 lock 是没有意义的(它是为无锁场景设计的)。

提供原子比较交换指令的处理器自然支持它作为小型“寄存器大小”操作(例如，Intel x64 处理器上最大的比较交换指令是 cmpxchg16b，它适用于 128 位值).

任意值类型可能比它更大，并且比较交换它可能无法通过一条指令实现。比较交换引用类型很容易。不管它在内存中的总大小如何，您都将比较和复制一个已知大小的小指针。对于 Int32 和 Double 等基本类型也是如此——它们都很小。