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Nin
Asked: 2024-09-22 13:50:37 +0800 CST

C# 接口行为 `IBinaryInteger<T>.GetByteCount()`

  • 772

我在 C#（.NET8 版本）中处理数字时发现了一些奇怪的行为8.0.400。

我创建了一个自定义类型来包装数字，这是展示行为的最小化代码：

struct Mystery<T>(T value)
    where T : IBinaryInteger<T>
{
    public T Value { get; } = value;

    public int GetByteCount() => Value.GetByteCount();
}

执行代码：

Mystery<BigInteger> mystery = new(short.MaxValue);

// Mystery<BigInteger> mystery = new(new BigInteger(short.MaxValue)); // same behavior

Console.WriteLine(mystery.GetByteCount()); // 4
Console.WriteLine(mystery.Value.GetByteCount()); // 2
Console.WriteLine(((IBinaryInteger<BigInteger>)mystery.Value).GetByteCount()); // 4

输出：

4
2
4

由于我创建了Mystery用于环绕数字的类型，因此我希望mystery.GetByteCount()其行为与 完全相同Value.GetByteCount()。但是，如输出所示，我的代码并未按预期工作。

我哪里做错了？我应该如何修改我的Mystery.GetByteCount()才能使其返回预期结果Value.GetByteCount()？

以下是 NUnit 测试，用于阐明预期行为：

[TestCase(0)] // expect 1, but was 4
[TestCase(byte.MaxValue)] // expect 2, but was 4
[TestCase(short.MaxValue)] // expect 2, but was 4
[TestCase(char.MaxValue)] // expect 3, but was 4
[TestCase(int.MaxValue)] // expect 4, PASSED
[TestCase(long.MaxValue)] // expect 8, PASSED
public void MysteryBigInt_GetByteCount(long value)
{
    Mystery<BigInteger> mystery = new(value);
    BigInteger bigInt = new(value);
    int expectedByteCount = bigInt.GetByteCount();
    Assert.Multiple(
        () =>
        {
            // PASSED
            Assert.That(mystery.Value.GetByteCount(), Is.EqualTo(expectedByteCount));

            // ony passed for int and long
            Assert.That(mystery.GetByteCount(), Is.EqualTo(expectedByteCount));
        });
}
c#

2 个回答

  1. Best Answer

    因为我创建了Mystery类型来环绕数字，所以我希望mystery.GetByteCount()它的行为完全像Value.GetByteCount()。

    这通常是一种错误的期望。考虑以下情况：

    Impl x = new();
new Mystery<Impl>(x).GetByteCount(); // 1
x.GetByteCount(); // 2

interface IFoo {
    int GetByteCount();
}

struct Impl: IFoo {
    int IFoo.GetByteCount() => 1;
    public int GetByteCount() => 2;
}

struct Mystery<T>(T value)
    where T : IFoo
{
    public T Value { get; } = value;

    public int GetByteCount() => Value.GetByteCount();
}

    IFoo类似于IBinaryInteger，并且Impl类似于BigInteger。

    当您这样做时mystery.Value.GetByteCount()，您调用的与用于实现的函数不同 。GetByteCountBigIntegerIBinaryInteger

    事实上，通过显式接口BigInteger实现，IBinaryInteger.GetByteCount 

    int IBinaryInteger<BigInteger>.GetByteCount ();

    因此您将无法直接在 上访问此实现BigInteger。您必须通过IBinaryInteger接口访问它，就像在第三行中通过强制转换为接口一样。

    直接调用mystery.Value.GetByteCount()将会调用另一种方法。

    public int GetByteCount (bool isUnsigned = false);

    这两种方法虽然名称相同，但语义不同。

    接口方法执行以下操作：

    获取将作为 一部分写入的字节数TryWriteLittleEndian(Span<Byte>, Int32)。

    从实现上看，这个方法似乎总是返回 4 的倍数。大概是因为BigInteger内部使用uint数组来表示整数。这与其他方法的语义一致IBinaryInteger——((uint)10).GetByteCount()不会因为值小于 256 就返回 1。

    另一方面，更古老的，BigInteger-specific的GetByteCount做法是这样的：

    ToByteArray(Boolean, Boolean)获取和将输出的字节数TryWriteBytes(Span<Byte>, Int32, Boolean, Boolean)。

    从的文档中ToByteArray，我们可以看到，此方法将返回表示整数所需的最少字节数。

    使用尽可能少的字节数以字节数组的形式返回此值BigInteger。如果值为零，则返回一个元素为 0x00 的字节数组。

    到头来，BigInteger只是没有IBinaryInteger按照您想要的方式实现，所以如果您希望所有 3 行都以相同的方式实现，那么您需要在实现中为BigInteger任何其他IBinaryInteger您“不喜欢”其实现的类型做出例外。

    public int GetByteCount() {
    if (Value is BigInteger bigInt) {
        return bigInt.GetByteCount();
    } else {
        return Value.GetByteCount();
    }
}
    • 1

  2. 你搞糊涂了——你确实通过了short（或short兼容值）。

    但是您还指定了泛型类型BigInteger，因此您的类型为Mystery<BigInteger>。

    因此，调用Value.GetByteCount()变成BigInteger.GetByteCount()- 它将使用 的实现BigInteger，它始终返回 4，而不是您期望的 2 IBinaryInteger<short>。

    为了强制正确类型BinaryInteger，您需要调整Mystery结构的实现：

    struct Mystery<T>(IBinaryInteger<T> value) where T : IBinaryInteger<T>
{
    public IBinaryInteger<T> Value { get; } = value;

    public int GetByteCount() => Value.GetByteCount();
}

    并创建如下内容：

    var mystery = new Mystery<short>(short.MaxValue);

    那么在所有情况下它都会输出 2。

    • 1

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