c# - 我可以在不复制 C# 8 中的元素的情况下遍历结构数组吗？

Question

有了新的readonly instance member features in C# 8 ，我尝试减少代码中不必要的结构实例复制。

根据 this answer，我确实对结构数组进行了一些 foreach 迭代，这意味着在遍历数组时复制每个元素。

我想我现在可以简单地修改我的代码来防止复制，就像这样:

// Example struct, real structs may be even bigger than 32 bytes.
struct Color
{
    public int R;
    public int G;
    public int B;
    public int A;
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        Color[] colors = new Color[128];
        foreach (ref readonly Color color in ref colors) // note 'ref readonly' placed here
            Debug.WriteLine($"Color is {color.R} {color.G} {color.B} {color.A}.");
    }
}

遗憾的是，这不能编译

CS1510  A ref or out value must be an assignable variable

但是，使用这样的索引器编译:

static void Main()
{
    Color[] colors = new Color[128];
    for (int i = 0; i < colors.Length; i++)
    {
        ref readonly Color color = ref colors[i];
        Debug.WriteLine($"Color is {color.R} {color.G} {color.B} {color.A}.");
    }
}

我在 foreach 替代方案中的语法是错误的，还是这在 C# 8 中根本不可能(可能是因为枚举是如何在内部实现的)？还是 C# 8 现在应​​用了一些智能，不再自行复制 Color 实例？

Answer 1

foreach 基于目标类型的定义而不是一些内部黑盒工作。我们可以利用它来创建引用枚举支持:

//using System;

public readonly struct ArrayEnumerableByRef<T>
{
    private readonly T[] _target;

    public ArrayEnumerableByRef(T[] target) => _target = target;

    public Enumerator GetEnumerator() => new Enumerator(_target);

    public struct Enumerator
    {
        private readonly T[] _target;

        private int _index;

        public Enumerator(T[] target)
        {
            _target = target;
            _index = -1;
        }

        public readonly ref T Current
        {
            get
            {
                if (_target is null || _index < 0 || _index > _target.Length)
                {
                    throw new InvalidOperationException();
                }
                return ref _target[_index];
            }
        }

        public bool MoveNext() => ++_index < _target.Length;

        public void Reset() => _index = -1;
    }
}

public static class ArrayExtensions
{
    public static ArrayEnumerableByRef<T> ToEnumerableByRef<T>(this T[] array) => new ArrayEnumerableByRef<T>(array);
}

然后我们可以通过引用通过foreach循环枚举一个数组:

static void Main()
{
    var colors = new Color[128];

    foreach (ref readonly var color in colors.ToEnumerableByRef())
    {
        Debug.WriteLine($"Color is {color.R} {color.G} {color.B} {color.A}.");
    }
}