Unity Foreach 内存分配调查
发表于2016-05-03
Unity开发移动游戏，使用基于Mono的脚本代码，GC对于游戏帧率平滑是很重要的一环。官方文档说明集合类的遍历如List，若使用foreach会分配内存，建议使用for来代替。开始我认为是会分配迭代器（C#里应该叫枚举器吧）对象，也有说法是不存在这种情况。下面是一系列测试来验证foreach是否会分配内存以及为什么。
能被foreach遍历的集合类，需要继承于IEnumerable或IEnumerable，并实现其接口IEnumerator GetEnumerator()。查看List的代码文件，实现了publicList.Enumerator GetEnumerator();并且实现了枚举器struct Enumerator结构体。对于值类型，使用new来分配空间，也是在栈上分配，不会在堆上分配，所以获取枚举器时不会在堆上分配内存。
在Unity添加测试脚本，在Update里使用foreach遍历，Profiler查看每帧foreach的GC Alloc
结果是在Update有GC，而GetEnumerator，MoveNext，Dispose，get_Current并没有GC，验证了获取枚举器不会分配内存。使用ildasm查看foreach的IL代码：
但是没有Newobj，Newarr或Box等分配对象的指令。
for循环方式遍历集合
没有分配对象的指令。
使用枚举器遍历集合类
List.Enumerator enumerator = myList.GetEnumerator();
while (enumerator.MoveNext())
{
int k = enumerator.Current;
}
没有GC。IL代码如下：
没有分配对象的指令。对比foreach遍历与枚举器遍历，前者有GC，而后者没有，foreach遍历：
枚举器遍历：
不同之处在foreach遍历时调用了 Dispose，比较IL代码，foreach遍历多了try finally
问题就应该在这里，查看msdn文档。
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/system.reflection.emit.opcodes.constrained.aspx
List的枚举器定义
是值类型。
constrained 前缀设计用来使 callvirt 指令以统一方式出现，无论 thisType 是值类型还是引用类型。这么做的原因是值类型thisType ，如果要调用基类的虚方法，thisType若实现了此方法，可以执行call，注意不是callvirt；若thisType没有实现此方法，是不能成功执行callvirt指令的。constrained指令会根据类型确保后面的callvirt会调用成功，有了constrained指令，CLR会自动在执行callvirt时对值类型变量进行装箱，此时便在堆上分配对象了！！
constrained 最主要的目的是为了泛型类的统一。
为什么foreach遍历会有try finally这些额外的代码？
List的枚举器Enumerator继承于IDisposable，再查看IEnumerator
也继承于IDisposable。能被foreach遍历的集合类，必须实现IEnumerator或IEnumerator。尝试集合类里的Enumerator不继承于IDisposable，如此当然也不能继承于IEnumerator了，因为IEnumerator继承于IDisposable。
自定义一个集合类，不能是泛型，由于不能继承于IEnumerator。自定义集合类的枚举器public struct Enumerator : IEnumerator
在Update方法里使用foreach
没有GC了。查看IL代码：
没有try finally代码。所以结论是枚举器继承了IDisposable，编译器就会生成try finally代码，也就会在堆上分配对象。
最后再做一次无聊的测试，把自定义的集合类改成支持泛型，同时将库文件上的IEnumerable，IEnumerable，IEnumerator的定义拷贝到自定义集合类代码文件中。稍作修改，IEnumerable不继承于IDisposable。根据命名空间作用域就近原则，这些接口定义将屏蔽系统的接口，则自定义的集合类就继承于当前命名空间中的接口。
红线框内IEnumerable不继承于IDisposable。Profiler查看：
GC没了。。。
查看了IL代码，自然没有了try finally这些代码，不贴出来了。所以可以写一个自定义集合泛型类，使用foreach也不会有GC。除非有使用foreach的习惯，否则使用for或枚举器遍历就ok了，意义不大。若项目已经使用了foreach，写一个自定义类来替换之前的集合类，倒也是一个选择。
HashTable，ArryList都是以object对象存储的，装箱拆箱代价太大。Dictionary<>类型也不能使用foreach，但同样可以使用枚举器遍历。
Dictionary.Enumerator enumerator = dicTest.GetEnumerator();
while (enumerator.MoveNext())
{
int key = enumerator.Current.Key;
TestObj obj = enumerator.Current.Value;
}
请注意不要用任何基类类型来定义enumerator变量，如IEnumerator> enumerator = dicTest.GetEnumerator();这会造成装箱操作。
原因是Interface的实现最终是由抽象类来实现的，值类型的值赋值给基类类型，便会装箱。
文中若有错误，请指正！