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

免责声明:我的帖子显然总是冗长的。如果您碰巧知道标题问题的答案，请随意回答，无需阅读我下面的扩展讨论。
System.Threading.Interlocked 类提供了一些非常有用的方法来帮助编写线程安全代码。一种更复杂的方法是 CompareExchange ，它可用于计算可以从多个线程更新的运行总数。

由于 CompareExchange 的使用有点棘手，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，也许我只是因为喜欢通用而感到内疚(我承认，这通常是真的)；但我觉得 将上述方法提供的功能仅限于 double 值确实很愚蠢(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，而 我不明白为什么 。我的意思是，也许是因为 CompareExchange 已经有接受 Int32 、 Int64 、 Double 等的重载；但这似乎不是一个很好的理由。例如，在我的情况下，能够使用 Aggregate<T> 方法执行广泛的原子计算将非常方便。

最佳答案

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的“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，并且可能无法使用单个指令进行比较交换。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 这样的原始类型也是如此——它们都很小。