C#中如何使用_addcarry_u64内部函数？固定长度无符号大整数实现求助

针对你在.NET Core 2.1中实现固定字节长度无符号BigInteger加法的需求，我整理了几个可行的方案，分情况说明：

1. .NET Core 3.0+的内置等效实现 #

如果你能升级到.NET Core 3.0或更高版本，其实已经有现成的硬件内在函数可以直接替代C++的_addcarry_u64：

• 可以使用System.Runtime.Intrinsics.X86.Bmi2.AddCarryUInt64方法，它直接映射到CPU的ADC指令，和_addcarry_u64的功能完全一致——输入两个UInt64值和进位输入，输出计算后的和以及新的进位。
• 使用前记得通过Bmi2.IsSupported检查目标CPU是否支持BMI2指令集，不支持的话需要准备降级实现。

2. .NET Core 2.1下的自定义实现 #

因为.NET Core 2.1没有内置的硬件内在函数，这里有几种实用的自定义方案：

a. 纯C#利用溢出特性实现（推荐） #

这种写法不需要unsafe代码或汇编，而且JIT编译器会自动将其优化为ADC指令（x64平台），性能几乎和原生_addcarry_u64持平。核心思路是利用无符号整数的溢出特性判断进位：

public static ulong AddWithCarry(ulong a, ulong b, ref ulong carryInOut)
{
    unchecked
    {
        // 先计算a + 进位输入
        ulong temp = a + carryInOut;
        // 再加上b，得到总和
        ulong sum = temp + b;
        // 判断溢出：如果temp > sum，说明发生了进位
        carryInOut = temp > sum ? 1UL : 0UL;
        return sum;
    }
}

这里的unchecked上下文是关键（C#默认就是unchecked，除非显式声明checked），它允许整数溢出，让JIT可以生成最优的CPU指令，避免额外的边界检查开销。

b. 内嵌汇编（极致性能场景可选） #

你担心PInvoke的开销确实合理，但如果用动态方法生成内嵌汇编，可以把调用成本降到最低。不过这种方式复杂度高，且只适用于特定平台（比如x64），除非你对性能有极致要求，否则不推荐。简单思路是：

• 使用System.Reflection.Emit.DynamicMethod创建动态方法，直接生成x64汇编指令（比如adc rax, rdx处理带进位加法），然后将该方法包装成委托调用。
• 这种方式需要熟悉x86/x64汇编指令，还要处理不同寄存器的调用约定，维护成本较高。

c. 避免PInvoke汇编 #

直接通过PInvoke调用汇编函数的开销确实会抵消性能收益，因为PInvoke涉及到上下文切换、参数 marshaling 等额外成本，所以不建议用这种方式。

额外建议 #

• 先用BenchmarkDotNet之类的工具测试纯C#实现的性能，你会发现JIT的优化已经非常到位，大部分场景下完全够用。
• 如果你的固定长度BigInteger结构体需要处理多个字的加法（比如多个UInt64元素的数组），可以循环调用上面的AddWithCarry方法，逐字处理进位，这样整体性能会很接近原生实现。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Bogey