BigInteger是不可变的吗？

Question

在.NET 4 beta 2中，新的Numerics命名空间带有 struct BigInteger 。 文档指出正如我所料，它是一种不可变的类型。

但我对后增量运算符（ ++ ）感到困惑。这种defintely似乎改变了价值。以下while循环有效：

static BigInteger Factorial(BigInteger n)
{
    BigInteger result = BigInteger.One;
    BigInteger b = BigInteger.One;

    while (b <= n)
    {
        result = result * b;
        b++;  // immutable ?
    }
    return result;
}

这就是MSDN对Increment运算符的看法：

  

因为BigInteger对象是   不可变，Increment运算符   创建一个新的BigInteger对象   value比BigInteger多一个   由价值代表的对象。   因此，反复调用Increment   可能很贵。

一切都很好，我会理解我是否必须使用 b = b ++ ，但显然 ++ 本身足以改变一个值。

有什么想法吗？

Answer 1

运算符 ++ 和 - 是根据普通的 + 和 - 运算符实现的，所以实际上：

b++;

相当于：

var temp = b;
b = b + 1;
<use temp for the expression where b++ was located>

现在，正如评论所说，这似乎打破了不变性，但事实并非如此。

您应该将此代码视为执行此操作：

var temp = b;
b = BigInteger.op_Add(b, 1); // constructs a new BigInteger value
<use temp ...>

这将在内存中留下两个对象，即原始BigInteger值，以及现在由b引用的新对象。您可以轻松地检查这是以下代码所发生的情况：

var x = b;
b++;
// now inspect the contents of x and b, and you'll notice that they differ

因此原始对象没有改变，因此它不会破坏不变性，并且回答问题的新部分，这应该是线程安全的。

这与字符串相同：

String s1 = s2;
s2 += "More";
// now inspect s1 and s2, they will differ

Answer 2

由于BigInteger是不可变的，因此b ++将等同于：

BigInteger temp=b;
b=temp+1;

执行此操作后，GC将回收temp并释放内存。

Answer 3

BigInteger b = BigInteger.One;

b++;  // immutable ?

在你的例子中，b是一个变量，它只是当前方法堆栈帧中的一个内存槽。它初始化为One，b ++接受b，创建一个新的BigInteger（具有递增的值）并返回它。变量b现在具有返回的新BigInteger的状态。

说实话，作为一个概念的不变性在处理引用类型时要清楚得多，因为堆上有一个内部状态永远不会改变的对象，所以当一个操作/方法返回一个具有不同状态的新对象时，它显而易见（例如，您可以使用object.ReferenceEquals（object，object）执行对象引用相等性检查。

对于值类型，堆上没有对象，内存中只有包含值的位。

Answer 4

好的，但是在BigInteger上定义的一元否定运算符呢？

public static BigInteger operator -(BigInteger value)
{
    value._sign = -value._sign;
    return value;
}

它似乎打破了不变性模式并直接改变了BigInteger对象。所以

b = -b;

实际上在不返回新对象的情况下更改现有的BigInteger。