具有泛型类型字段的结构的大小

Posted 2023-03-06

【中文标题】具有泛型类型字段的结构的大小

【英文标题】：Size of struct with generic type fields

【发布时间】：2013-05-13 09:51:46

【问题描述】：

我想估计包含泛型类型参数的结构数组的大小，在本例中为字典条目结构。为此，我需要结构的大小。

struct Entry

   int hash;
   int next;
   TKey key;
   TValue value;

我怎样才能得到这个结构的字节大小？

编辑

似乎使用Marshal.SizeOf 是有问题的。传递结构的 type 会引发异常，指出参数不能是泛型类型定义。

如果我改为调用采用实例的重载，例如Marshal.SizeOf(default(Entry)) 如果 both 泛型类型参数都是值类型，它将起作用。如果通用参数是例如<int, object> 则抛出此异常

Dictionary`2+Entry[System.Int32,System.Object]' 不能编组为 非托管结构；无法计算出有意义的大小或偏移量。

【问题讨论】：

有可能吗？当然取决于TKey 和TValue 的类型，大小会改变。

如果 TKey 和 TValue 是泛型，你现在不能预先输入它们的类型，所以我认为无法计算大小。

“结构的大小”。如果您使用泛型，编译器基本上会创建尽可能多的不同结构/类，因为您使用不同的 TKey/TValue 组合。因此，没有 one 结构具有 one 大小，但（可能）有许多不同的结构，每个结构都有自己的大小。所以Entry<char, bool> 的大小将与Entry<string, decimal> 不同。

更好的是 Marshal.SizeOf(new Entry<string, decimal>()) 抛出 ArgumentException：“类型 'Entry`2[System.String,System.Decimal]' 无法作为非托管结构进行封送；无法计算有意义的大小或偏移量。 "

是的，我想通过类型已知参数获取结构体的大小，也就是在运行时。

【参考方案1】：

听起来 IL sizeof 指令可能是您所需要的。 sizeof 指令被 C# sizeof 运算符在幕后使用，但 IL 版本由于某种原因限制较少。

ECMA CLI specification（第 III 部分，第 4.25 节）对 sizeof 指令有以下描述：

返回类型的大小（以字节为单位）。 typeTok 可以是泛型 参数、引用类型或值类型。

对于引用类型，返回的大小是引用的大小 对应类型的值，而不是存储的数据的大小 引用值引用的对象。

[基本原理：值类型的定义可以在 生成 CIL 的时间和加载它的时间 执行。因此，当 CIL 时，类型的大小并不总是已知的 生成。 sizeof 指令允许 CIL 代码确定 运行时的大小，无需调用 Framework 类 图书馆。计算可以完全在运行时或在 CIL 到本机代码的编译时间。 sizeof 返回总大小 这将被这种类型的数组中的每个元素占用—— 包括实现选择添加的任何填充。具体来说， 数组元素相隔sizeof 个字节。 结束理由]

您应该能够通过一些简单的运行时代码生成来获取sizeof 指令：

Console.WriteLine("Entry is " + TypeHelper.SizeOf(typeof(Entry)) + " bytes.");

// ...

public static class TypeHelper

    public static int SizeOf<T>(T? obj) where T : struct
    
        if (obj == null) throw new ArgumentNullException("obj");
        return SizeOf(typeof(T?));
    

    public static int SizeOf<T>(T obj)
    
        if (obj == null) throw new ArgumentNullException("obj");
        return SizeOf(obj.GetType());
    

    public static int SizeOf(Type t)
    
        if (t == null) throw new ArgumentNullException("t");

        return _cache.GetOrAdd(t, t2 =>
            
                var dm = new DynamicMethod("$", typeof(int), Type.EmptyTypes);
                ILGenerator il = dm.GetILGenerator();
                il.Emit(OpCodes.Sizeof, t2);
                il.Emit(OpCodes.Ret);

                var func = (Func<int>)dm.CreateDelegate(typeof(Func<int>));
                return func();
            );
    

    private static readonly ConcurrentDictionary<Type, int>
        _cache = new ConcurrentDictionary<Type, int>();

【讨论】：

请注意，这无助于计算类实例所需的存储空间；它只会给出指向它的引用的大小（64 位执行时为 8 个字节）。

【参考方案2】：

近似大小是hash（4 字节（32 位架构））+next（4 字节（32 位架构））+TKey（如果引用类型）的总和4 个字节用于指针（32 位架构），如果值类型是递归计算的该值类型的大小）+TValue（与TKey 相同）

或

只需使用Marshal.SizeOf 方法。

【讨论】：

指针的 4 个字节？现在是 2013 年，你还在假设 32 位架构？

@Damien_The_Unbeliever：你不会相信，但我们仍在企业中使用 XP，所以......我也相信很多其他人。

@Tigran 你能举个例子吗？我似乎无法让 sizeof/Marshal.SizeOf 与泛型类型一起使用。

@AndersForsgren：你应该能够在泛型类型分配之后做到这一点，所以当 real 类型通过调用生成时： var runtimeType = typeof （结构实例）；和 SizeOf 在该类型上。

是的，结果在结构实例上是可能的，但在结构类型上却不是（即使我使用 CreateGenericType 并传入类型参数）。

【参考方案3】：

您也可以使用Marshal.ReadIntPtr(type.TypeHandle.Value, 4)。它返回托管对象的基本实例大小。有关运行时内存布局的更多信息，请参阅http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163791.aspx。

【参考方案4】：

（在我写完这篇文章后，我注意到该方法在 rationale LukeH 引用中有所预料）

struct Pin : IDisposable

    public GCHandle pinHandle;
    public Pin(object o)  pinHandle = GCHandle.Alloc(o, GCHandleType.Pinned); 

    public void Dispose()
    
        pinHandle.Free();
    


static class ElementSize<T>

    private static int CalcSize(T[] testarray)
    
      using (Pin p = new Pin(testarray))
        return (int)(Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(testarray, 1).ToInt64()
                   - Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(testarray, 0).ToInt64());
    

    static public readonly int Bytes = CalcSize(new T[2]);

我相当确定固定和丢弃一个小数组比动态编译便宜。另外，泛型类中的静态字段是获得类型安全的每种类型数据的好方法......不需要ConcurrentDictionary。