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，而无需阅读下面的扩展讨论。

---

System.Threading.Interlocked 类提供了一些非常有用的方法来帮助您编写线程安全代码。比较复杂的方法之一是CompareExchange，它可用于计算可从多个线程更新的运行总计。

由于使用 CompareExchange 有点棘手，我认为为其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，也许我只是因为通用而感到内疚（我承认，这通常是正确的）；但将上述方法提供的功能限制为仅 double 值确实对我来说很愚蠢（或者，更准确地说，对我来说必须编写该方法的重载版本）以上方法适用于我想要支持的每种类型）。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)
        )
    );
}

我无法执行此操作，因为 Interlocked.CompareExchange 显然具有 where T : class 约束，并且我不明白为什么 。我的意思是，也许这是因为 CompareExchange 已经有接受 Int32、Int64、Double 的重载 等；但这似乎并不是一个很好的理由。例如，就我而言，能够使用 Aggregate方法来执行各种原子计算会非常方便。

Answer 1

Interlocked.CompareExchange 旨在使用处理器直接提供的本机原子指令来实现。在内部使用类似的锁是没有意义的（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作用于 128 位值的 cmpxchg16b）。

任意值类型可能比该值更大，并且使用单个指令可能无法对其进行比较交换。比较-交换引用类型很容易。无论内存中的总大小如何，您都将比较和复制已知大小的小指针。对于像 Int32 和 Double 这样的基本类型也是如此——它们都很小。

Answer 2

因为该重载专门用于比较和交换引用。它不使用 Equals() 方法执行相等性检查。由于值类型永远不会与您要比较的值具有引用相等性，我的猜测是它们将 T 限制为类以防止误用。

Answer 3

我怀疑 Interlocked.CompareExchange只是在幕后执行原子指针交换。

尝试使用值类型来执行此操作可能不会给出您期望的结果。

当然，您可以在使用值类型之前将它们装箱到对象中。