为什么 Vector<T>.Count 是静态的？

Question

我正在尝试使用 System.Numerics.Vector<T> (文档)。

我编写了一个简单的单元测试：

var v = new System.Numerics.Vector<double>(new double[] { 12, 13, 14 });
Assert.AreEqual(3, v.Count);

但是编译时出现了错误：

成员“Vector.Count”无法使用实例引用访问；请改为使用类型名称

令我惊讶的是，Vector<T>.Count是静态的。

于是我尝试了：

var v = new System.Numerics.Vector<double>(new double[] { 12, 13, 14 });
Assert.AreEqual(3, Vector<double>.Count);

现在代码已经构建成功，但单元测试失败了：

Assert.AreEqual 失败。期望值为：<3>，实际值为：<2>。

发生了什么？

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调查发现：

Assert.AreEqual(2, Vector<double>.Count);
Assert.AreEqual(4, Vector<float>.Count);
Assert.AreEqual(4, Vector<int>.Count);
Assert.AreEqual(2, Vector<long>.Count);

- Colonel Panic

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@BoltClock 谢谢，已经修复了。 - Colonel Panic

你正在发现为什么该类未被添加到框架中。你得到的值也很遗憾是错误的，在Haswell或Broadwell处理器上，它应该是该值的两倍，因为它将使用AVX2提供的256位YMM寄存器。这意味着性能可以提高两倍，很难隐藏这个实现细节。AVX-512即将推出 :) - Hans Passant

嗯... "错误"可能不准确。根据https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Vector_Extensions的指示，OP的系统可能只支持XMM或SSE扩展。 - kchoi

Answer 1

文档显示，这是设计上的要求：

Vector实例的数量是固定的，但其上限取决于CPU寄存器。

它的目的是允许使用硬件功能进行矢量化操作，因此其容量与您的CPU架构相关联。

- BartoszKP

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在我看来，来自MSDN的那个语句只会让事情更加混乱，因为“一个Vector实例的计数”这样的措辞暗示了Count实际上是一个实例成员。 - BoltClock

谢谢，从我阅读的页面上并不明显，“返回存储在向量中的元素数量。” https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dn877911(v=vs.111).aspx - Colonel Panic

@ColonelPanic 是的，这个属性的文档确实很令人困惑。然而，根据我的经验，当MSDN文档中某个方法/属性的说明不清晰时，封装类型的“备注”部分通常包含有价值的解释。 - BartoszKP

Answer 2

向量可能是一个有些令人困惑的类型。它是一个固定长度的预定义集合。它是固定的，因为它的长度始终等于Vector<T>.Count。所以如果你这样做：

var v = new Vector<double>(new double[] { 12, 13, 14 });
Console.WriteLine(v);

结果是...

:

<12, 13>

它只是删除了 Vector<double>.Count 以上的所有值，这个值恰好为2。诀窍在于，Vector<T>.Count 可能会根据CPU架构而变化。

实际上，它是非常低级的原语，如描述所说：

表示指定数值类型的单个向量，适用于并行算法的低级优化。

- Andrey