F# 制作不必要的 DateTimeOffset 副本

Question

这里肯定有一个初学者问题，为什么 F# 编译器会制作不必要的 DateTimeOffset 副本，我该如何阻止它？我不记得这是个问题，但也许自从我在 F# 中使用 DateTimeOffset 以来已经太久了：

let now = DateTimeOffset.Now
now.AddDays(30.0).ToString("yyyy-MM-dd")

在第 2 行，编译器抛出一条错误消息，“已复制该值以确保原始值不会被此操作改变，或者因为从成员返回结构时复制是隐式的，并且另一个成员被寻址”我如何才能抓住 Now 并添加几天？

Answer 1

您已经发现显示警告是因为它是 5 级警告集的一部分。但您可能仍然想知道此警告的实际含义。

警告本身已经暗示了这一点。当您在 struct 类型上调用实例方法时，其中包括像 ToString() 这样的虚拟方法，编译器无法确定底层 struct 是否保持不变。这是 F# 的关键点，它非常努力地确保您的原始 let 绑定保持不变。

F# 编译器中有多项优化，可尽量减少所进行的防御性复制的数量。但仍有许多情况无法确定某个值不会改变。对于任何虚拟调用都是如此（您可能会争辩说虚拟调用不能从结构中覆盖，但是当前结构的覆盖 可以被覆盖 ，并且可以访问字段，因此，它可以改变它的数据），更一般地说，对于任何实例成员。

如果我获取你的代码，并将其传递给 FSI（在设置 warn:5 之后），它会正确报告两个警告：

> let now = DateTimeOffset.Now
now.AddDays(30.0).ToString("yyyy-MM-dd");;

  now.AddDays(30.0).ToString("yyyy-MM-dd");;
  ^^^^^^^^^^^^^^^^^

stdin(3,1): warning FS0052: The value has been copied to ensure the original is not mutated by this operation or because the copy is implicit when returning a struct from a member and another member is then accessed


  now.AddDays(30.0).ToString("yyyy-MM-dd");;
  ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^

stdin(3,1): warning FS0052: The value has been copied to ensure the original is not mutated by this operation or because the copy is implicit when returning a struct from a member and another member is then accessed

val now : DateTimeOffset = 16-7-2020 0:21:21 +02:00
val it : string = "2020-08-15"

通常，JIT 可以优化这些，但就像 F# 一样，JIT 也不能总是确定防御副本是否必要。在这种情况下，复制仍然会发生。我已经看到这种行为对于不同的 JIT 是不同的（甚至可以在 x86 和 x64 之间改变相同的 JIT）。

那么您将如何防止这种复制的发生？这并不总是那么容易，如果您不能更改类型的实现，那当然更不容易。有点违反直觉，如果你告诉 F# 你不关心它是否发生变异，它会停止为你复制 struct:

let mutable now = DateTimeOffset.Now
now <- now.AddDays(30.)
now.ToString("yyyy-MM-dd");;

请注意，对于 float 或 int 等某些内置类型，此警告 不会引发 ，因为编译器知道这些类型及其实现并且知道它们不会变异（所有 BCL 方法都是安全的）。通常，不会为这些制作防御副本。

另请注意，它并不特定于 DateTimeOffset，例如，DateTime 和 Guid 的行为完全相同，几乎所有其他 struct不是基本类型的一部分。

编辑：Tomas 的回答也很有价值，他解释了为什么 AddDays 的副本在这种情况下实际上是必要的。但这是结果的中间副本而不是防御副本，在这种情况下最终是同一件事（令人困惑，我知道）。即使结果不需要中间副本也会引发警告，例如 ToString.

Answer 2

您收到的警告的完整措辞是：

warning FS0052: The value has been copied to ensure the original is not mutated by this operation or because the copy is implicit when returning a struct from a member and another member is then accessed

在这种情况下，我认为在消息的后半部分解释了警告的原因，即“因为从成员返回结构时复制是隐式的，然后访问另一个成员”。

如果你查看生成的 IL 代码，你会发现编译器确实生成了一个局部变量，将 AddDays 的结果赋值给这个局部变量，然后取这个变量的地址变量并使用此地址调用 ToString（为了比较，C# 编译器为同一片段生成的代码完全相同）：

call valuetype [mscorlib]System.DateTimeOffset 
  [mscorlib]System.DateTimeOffset::get_Now()
stloc.0       // Store the result of 'Now' in local variable #0
ldloca.s 0    // Load the address of local variable #0 to call 'AddDays'
ldc.r8 30
call instance valuetype [mscorlib]System.DateTimeOffset 
  [mscorlib]System.DateTimeOffset::AddDays(float64)
stloc.2       // Store the result of 'AddDays' in local variable #2
ldloca.s 2    // Load the address of local variable #2 to call 'ToString'
ldstr "yyyy-MM-dd"
call instance string [mscorlib]System.DateTimeOffset::ToString(string)
stloc.1

我不是 IL 专家，但我认为编译器必须做它在这里做的事情——值类型可以是可变的，所以结果需要存储在局部变量中（这样它就可以使用它的地址调用它的操作）。如果不是通过地址，该方法将无法改变（可能可变的）值类型。

因此，编译器警告您它创建了一个您在代码中看不到的局部变量。如果您写道：

，这将很有用

someValueType.MutateOne().MutateTwo()

如果您认为这两个变异方法会变异 someValueType 变量，警告会告诉您这不是发生了什么！（因为第二种方法会改变隐藏的隐式变量。）在你的情况下，你可以安全地忽略警告。

F# 制作不必要的 DateTimeOffset 副本

F# making unnecessary copies of DateTimeOffset

f#

datetimeoffset