C# 9.0语法标准 “函数指针” 深度解读！

早前大家都是用 “委托” 的方式来调用，这会增加一层额外不必要的存根开销，而在 C# 9.0 语法之中编译器提供了新的特性支持，可以显著提高调用函数的性能。

Microsoft 官方详细开发者文档：不安全代码、数据指针和函数指针 | Microsoft Docs

Function pointers - C# 9.0 specification proposals | Microsoft Docs

OpCodes.Calli 字段 (System.Reflection.Emit) | Microsoft Docs

.NET运行时内缺省的 “委托”，最大的问题是会编译很多的 JIT Stub 函数副本， 被委托的函数每次被调用时都需要先执行这些存根跳板函数，基于微软官方的原生编译器编译后的 C# 委托调用性能就很高，但运行在托管环境下委托性能要差上不少。

另外，大家都知道 .NET 托管函数的地址，可以通过反射机制来获取（获取时则JIT会即时编译，原生编译后无法通过反射获取函数地址），而且要通过函数地址来调用 .NET 托管函数必须使用委托，现在这些编程上面的疑难问题已被解决。

适用 C# 9.0 需要配置 Visual C# 解决方案工程项目文件，在 “” XML节点之中增加 “9.0” 或 “10.0”，保存重新载入工程解决方案。

        public static long Add(int x, int y) => x + y;
 
        [MTAThread]
        private static void Main(string[] args)
        {
            unsafe
            {
                delegate* managed<int, int, long> pfAdd = &Add;
                pfAdd(0, 0);
            }
        }

delegate*<int, int, long> pfAdd = &Add;
等价
delegate* managed<int, int, long> pfAdd = &Add;

 MSIL中间语言

        ldftn int64 Module.Program::Add(int32, int32)
	    stloc.0
	    ldloc.0
	    stloc.1
	    ldc.i4.0
	    ldc.i4.0
	    ldloc.1
	    calli int64(int32, int32)
	    pop
	    ret

以前需要适用 C/C++ .NET（C/C++ CLI）才可以编写类似的调用，而 C# 上面虽然可以 Emit 内联MSIL来实现，但这并不是人们想要的，因为它会额外增加了大量函数调用开销。

C# 语言编译的中间代码，曾经只会用到两个 Call 操作数。

1、Call

用于静态函数

2、Callvirt

用于实例函数，缺点需要查找虚表，额外增加开销

一个有意思的话题，struct 实例函数是上述哪一类，还是两类都有？答案是两者都有，class 实例函数也是相同的。

只不过 struct 实例函数均为 Call，指非框架运行时系统特殊的函数，例如：GetHashCode()、ToString()。

函数指针，编程限制：

managed 函数指针可以被强制转换为 unmanaged，但存在函数调用安全问题，因为托管函数的调用协议为 __fastcall，但 C# 函数指针的特性上为 __cdcel C函数调用协议，强制转换函数的指针，不能确保强制转换以后的调用协议与 __cdcel 保持一致性，不建议的危险编码行为。

            unsafe
            {
                delegate* managed<int, int, long> proc = &Add;
                delegate* unmanaged[Cdecl]<int, int, long> add = (delegate* unmanaged[Cdecl]<int, int, long>)proc;
                Console.WriteLine(add(1, 2));
            }

注意：AMD x86_64 上面为 __cdcel + System-V AMD64-ABI 函数调用协议。System V AMD64-ABI Calling Convention by GCC_liulilittle的博客-CSDN博客

函数指针不可以被 box 操作数装箱对象，必须在 unsafe 不安全代码上下文内适用。

函数指针多个转换例子及AMD x86_64环境下，可以采用 __stdcall（WINAPI）调用函数，但这是有限度的，在PUSH参数使用CPU寄存器的情况下不会改变堆栈RSP，那么使用 __cdcel、__stdcall 是没有什么区别的，但如果PUSH参数数量太多，那么就涉及到两者调用协议平衡堆栈的方式，__cdcel 由去调用者平衡堆栈、__stdcall 由被调用方平衡堆栈，这涉及到当前函数栈能否回到上个栈帧CALL EIP位置。

            unsafe
            {
                delegate* managed<int, int, long> proc = &Add;
                IntPtr sysPtr = (IntPtr)proc;
                void* navPtr = proc;
 
                delegate* unmanaged[Stdcall]<int, int, long> add0 = (delegate* unmanaged[Stdcall]<int, int, long>)proc;
                delegate* unmanaged[Stdcall]<int, int, long> add1 = (delegate* unmanaged[Stdcall]<int, int, long>)sysPtr;
                delegate* unmanaged[Stdcall]<int, int, long> add2 = (delegate* unmanaged[Stdcall]<int, int, long>)navPtr;
                Console.WriteLine(add0(1, 2));
                Console.WriteLine(add1(1, 2));
                Console.WriteLine(add2(1, 2));
            }