C#中调用未重写的结构体方法为何需要执行装箱操作？

这个问题问到点子上了——其实本质要从C#结构体的特性和.NET运行时的方法调用逻辑来拆解。

首先我们先明确现象：当你调用一个结构体未重写/未实现的方法（比如继承自Object的ToString()、GetHashCode()这类默认方法）时，运行时会把结构体装箱；但如果结构体自己实现了这个方法，就完全不需要装箱操作。

这背后是.NET运行时里constrained callvirt这个IL指令的规则在起作用，它专门用来处理值类型或泛型类型的虚方法调用，逻辑可以拆解成两点：

• 如果结构体自己实现了要调用的方法：运行时会直接把结构体的内存指针原封不动传给call指令，直接调用结构体自己的实现，全程不需要装箱；
• 如果结构体没实现这个方法：意味着这个方法是从基类Object继承来的，而Object是引用类型，它的方法都是基于堆上的引用类型实例设计的。这时候运行时没办法直接用栈上的结构体值来调用引用类型的方法——因为基类方法预期的this指针是指向堆上对象的引用，而结构体的内存布局和引用类型完全不同，没有引用类型必备的对象头（包含类型信息、同步块等）。所以必须先把结构体装箱，转换成堆上的引用类型实例，让它具备引用类型的结构，这样基类方法才能拿到符合要求的this指针，正常执行。

那为什么不能让运行时跳过装箱直接调用基类方法呢？核心原因是值类型和引用类型的内存模型差异：

• 值类型（结构体）通常存储在栈上，是值本身，没有额外的类型元数据存储；
• 引用类型存储在堆上，有对象头来记录类型信息、同步状态等，基类的很多方法（比如默认的ToString()）依赖这些元数据才能工作。

如果不装箱就直接用结构体调用基类方法，运行时根本找不到基类方法需要的类型信息，也没办法按照引用类型的方式处理this指针，自然无法执行方法逻辑。

补充一下constrained callvirt的官方逻辑描述（简化后）：
如果当前类型是值类型且未实现目标方法，那么会先解引用指针、装箱，再把装箱后的引用作为this指针传给callvirt指令；如果值类型实现了目标方法，就直接把指针传给call指令调用自身实现。

备注：内容来源于stack exchange，提问作者palapapa