C#中结构体数组索引器是否返回副本？含Vector3/Quaternion场景

核心结论 #

数组的索引器不会返回副本，直接修改数组中可变结构体的成员（比如quaternions[1,1].X = 1.0f）会直接作用于原数组元素，没有额外的CPU开销，这是C#对数组的特殊处理，和Dictionary、List等集合的索引器行为完全不同。

1. 数组索引器的特殊本质 #

根据C#规范中「Array access」章节的定义：

计算索引表达式指定的数组元素的位置，该位置即为数组访问的结果。

这意味着数组访问返回的是元素的直接引用（左值），而非值类型的副本。所以你测试代码中的修改操作是直接对内存中的数组元素进行的，不需要先复制到临时变量、修改再赋值回去，完全没有额外的性能损耗。

2. 普通集合索引器的行为（Dictionary/List等） #

像Dictionary、List这类集合的索引器本质是类的属性（包含get访问器），当你访问mydictionary[123]时，get访问器会返回值类型的副本。此时如果尝试直接修改副本的成员（比如mydictionary[123].blah = 456），修改只会作用在临时副本上，不会影响字典中的原元素——编译器会直接报错阻止这种无效操作，这和Eric Lippert 2008年的描述完全一致，至今没有变化。

正确的做法确实是：

var temp = mydictionary[123];
temp.blah = 456;
mydictionary[123] = temp;

3. 数组转IList后的行为变化 #

当你把数组转为IList<T>接口后，调用索引器时会触发接口的get访问器，它的行为和普通集合索引器一致：返回值类型的副本。所以此时修改成员只会改变副本，原数组元素不会受到影响——这就是为什么转成IList后操作失效的原因。

4. 可变结构体的其他注意事项 #

虽然数组场景下你可以安全修改成员，但可变结构体仍有其他常见陷阱需要规避：

• 只读字段中的可变结构体：如果类中包含readonly修饰的可变结构体字段，修改其成员会导致修改副本，原字段不会变化（这正是Eric Lippert博客的核心场景）。
• 值传递场景：将可变结构体作为参数传递给方法（默认值传递）、作为方法返回值时，都会产生副本，修改副本不会影响原变量。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Edward Ned Harvey