结构是什么时候的答案?

我正在做一个光线跟踪器的爱好项目,最初我对向量和光线对象使用结构,我认为光线跟踪器是使用它们的最佳情况:你创建了数以百万计的光线跟踪器,它们的寿命不超过一种方法,它们是轻量级的。然而,通过简单地将Vector和Ray上的“struct”更改为“class”,我获得了非常显著的性能提升。

有什么好处?它们都很小(矢量为3个浮点数,射线为2个矢量),不要被过度复制。当然,我会在需要时将它们传递给方法,但这是不可避免的。那么,在使用结构时,哪些常见的陷阱会破坏性能呢?我读过 this MSDN文章中说:

当您运行这个示例时,您将看到struct循环快了几个数量级。但是,当您将ValueTypes视为对象时,一定要小心使用它们。这会给您的程序增加额外的装箱和拆箱开销,并且最终会比您使用对象时花费更多的成本!要查看此操作,请修改上面的代码以使用foo和bar数组。你会发现性能大致相当。

但是它已经很老了(2001年),整个“把它们放在一个数组中会导致装箱/拆箱”让我觉得很奇怪。这是真的吗?但是,我确实预先计算了主光线并将其放入数组中,因此我开始阅读本文,在需要时计算主光线,并且从未将其添加到数组中,但这并没有改变任何事情:使用类时,速度仍然快1.5倍。

我运行的是.NET3.5SP1,我相信它解决了一个结构方法从来都没有出现过的问题,所以这也不可能。

所以基本上:任何小窍门,要考虑的事情和应该避免的事情?

编辑:正如一些答案中所建议的,我已经建立了一个测试项目,在该项目中我尝试将结构作为参考传递。添加两个向量的方法:

public static VectorStruct Add(VectorStruct v1, VectorStruct v2)
{
  return new VectorStruct(v1.X + v2.X, v1.Y + v2.Y, v1.Z + v2.Z);
}

public static VectorStruct Add(ref VectorStruct v1, ref VectorStruct v2)
{
  return new VectorStruct(v1.X + v2.X, v1.Y + v2.Y, v1.Z + v2.Z);
}

public static void Add(ref VectorStruct v1, ref VectorStruct v2, out VectorStruct v3)
{
  v3 = new VectorStruct(v1.X + v2.X, v1.Y + v2.Y, v1.Z + v2.Z);
}

对于每种方法,我得到了以下基准方法的变体:

VectorStruct StructTest()
{
  Stopwatch sw = new Stopwatch();
  sw.Start();
  var v2 = new VectorStruct(0, 0, 0);
  for (int i = 0; i < 100000000; i++)
  {
    var v0 = new VectorStruct(i, i, i);
    var v1 = new VectorStruct(i, i, i);
    v2 = VectorStruct.Add(ref v0, ref v1);
  }
  sw.Stop();
  Console.WriteLine(sw.Elapsed.ToString());
  return v2; // To make sure v2 doesn't get optimized away because it's unused. 
}

它们的表现似乎几乎相同。有没有可能通过JIT将它们优化为传递此结构的最佳方式?

EDIT2:我必须注意,在我的测试项目中使用structs 是 大约比使用类快50%。我不知道为什么我的光线跟踪器不同。