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C#固定大小緩沖區(qū)及使用指針復(fù)制數(shù)據(jù)詳解

更新時(shí)間：2022年12月12日 09:49:53 作者：codemissing

這篇文章主要為大家介紹了C#固定大小緩沖區(qū)及使用指針復(fù)制數(shù)據(jù)詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

固定大小的緩沖區(qū) - Fixed-size buffers

可以使用 fixed 關(guān)鍵字創(chuàng)建在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中具有固定大小的數(shù)組的緩沖區(qū)(buffer)。當(dāng)編寫(xiě)與其他語(yǔ)言或平臺(tái)的數(shù)據(jù)源進(jìn)行互操作的方法時(shí)，固定大小的緩沖區(qū)很有用。

在可以使用常規(guī)結(jié)構(gòu)成員(regular struct members)的任何屬性或修飾符上都可以使用fixed-size buffer。

唯一的限制是數(shù)組類型必須為基礎(chǔ)類型 bool、byte、char、short、int, long、sbyte、ushort、uint、ulong、float 或 double。

比如：

private fixed char name[30];

在安全代碼中，包含數(shù)組的C#結(jié)構(gòu)不會(huì)包含任何數(shù)組元素，結(jié)構(gòu)只是包含到元素的引用。

在unsafe代碼塊中，可以為struct添加固定大小的數(shù)組。

下面 PathArray struct 的大小不取決于數(shù)組元素的數(shù)量，因?yàn)槭?code>pathName引用變量：

public struct PathArray
{
    public char[] pathName;
    private int reserved;
}

不安全代碼中，struct結(jié)構(gòu)可以包含嵌入的數(shù)組。下面的示例中，fixedBuffer數(shù)組有一個(gè)固定大小，使用fixed語(yǔ)句獲取第一個(gè)元素的指針，并通過(guò)該指針訪問(wèn)數(shù)組元素。fixed語(yǔ)句pin實(shí)例字段fixedBuffer到內(nèi)存中的一個(gè)特定位置。

internal unsafe struct Buffer
{
    public fixed char fixedBuffer[128];
}
internal unsafe class Example
{
    public Buffer buffer = default;
}
private static void AccessEmbeddedArray()
{
    var example = new Example();
    unsafe
    {
        // Pin the buffer to a fixed location in memory.
        fixed (char* charPtr = example.buffer.fixedBuffer)
        {
            *charPtr = 'A';
        }
        // Access safely through the index:
        char c = example.buffer.fixedBuffer[0];
        Console.WriteLine(c);
        // Modify through the index:
        example.buffer.fixedBuffer[0] = 'B';
        Console.WriteLine(example.buffer.fixedBuffer[0]);
    }
}

128個(gè)元素的char數(shù)組大小是256個(gè)字節(jié)。固定大小的char緩沖區(qū)中每個(gè)字符固定占兩個(gè)字節(jié)，不管采用哪種編碼。

數(shù)組的大小是相同的，即使char緩沖區(qū)被封送到 API 方法或結(jié)構(gòu)struct設(shè)置為CharSet = CharSet.Auto / CharSet = CharSet.Ansi

固定大小的bool數(shù)組，其元素占用的大小固定為1字節(jié)。bool數(shù)組不適合創(chuàng)建位數(shù)組或緩沖區(qū)。

CharSet

固定大小的緩沖區(qū)使用 System.Runtime.CompilerServices.UnsafeValueTypeAttribute 進(jìn)行編譯，指示公共語(yǔ)言運(yùn)行時(shí) (CLR) 某個(gè)類型包含可能溢出的非托管數(shù)組。

使用 stackalloc 分配的內(nèi)存還會(huì)在 CLR 中自動(dòng)啟用緩沖區(qū)溢出檢測(cè)功能。

unsafe struct 中可以使用固定大小的緩沖區(qū)。比如前面的Buffer：

internal unsafe struct Buffer
{
    public fixed char fixedBuffer[128];
}

編譯器會(huì)生成下面帶特性的Buffer：

internal struct Buffer
{
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Size = 256)]
    [CompilerGenerated]
    [UnsafeValueType]
    public struct <fixedBuffer>e__FixedBuffer
    {
        public char FixedElementField;
    }
    [FixedBuffer(typeof(char), 128)]
    public <fixedBuffer>e__FixedBuffer fixedBuffer;
}

固定大小的緩沖區(qū)不同于常規(guī)數(shù)組的幾個(gè)方式如下：

只能在unsafe上下文中使用
只能作為結(jié)構(gòu)的實(shí)例字段
始終是矢量或一維數(shù)組。
聲明應(yīng)包括長(zhǎng)度，如 fixed char id[8]，不能使用 fixed char id[]。

如何使用指針復(fù)制字節(jié)數(shù)組

下面的通過(guò)unsafe關(guān)鍵字使Copy方法中可以使用指針；fixed語(yǔ)句用于聲明source和destination數(shù)組的指針。

fixed語(yǔ)句pin源和目標(biāo)數(shù)組在內(nèi)存中的位置不被垃圾收集移動(dòng)。當(dāng)fixed塊執(zhí)行結(jié)束后，數(shù)組的內(nèi)存塊會(huì)解除固定(unpinned)。

該示例使用索引(indices-指標(biāo))而不是第二個(gè)非托管指針訪問(wèn)兩個(gè)數(shù)組的元素。pSource 和 pTarget 指針的聲明固定數(shù)組。

static unsafe void Copy(byte[] source, int sourceOffset, byte[] target,
    int targetOffset, int count)
{
    // If either array is not instantiated, you cannot complete the copy.
    if ((source == null) || (target == null))
    {
        throw new System.ArgumentException("source or target is null");
    }
    // If either offset, or the number of bytes to copy, is negative, you
    // cannot complete the copy.
    if ((sourceOffset < 0) || (targetOffset < 0) || (count < 0))
    {
        throw new System.ArgumentException("offset or bytes to copy is negative");
    }
    // If the number of bytes from the offset to the end of the array is
    // less than the number of bytes you want to copy, you cannot complete
    // the copy.
    if ((source.Length - sourceOffset < count) ||
        (target.Length - targetOffset < count))
    {
        throw new System.ArgumentException("offset to end of array is less than bytes to be copied");
    }
    // The following fixed statement pins the location of the source and
    // target objects in memory so that they will not be moved by garbage
    // collection.
    fixed (byte* pSource = source, pTarget = target)
    {
        // Copy the specified number of bytes from source to target.
        for (int i = 0; i < count; i++)
        {
            pTarget[targetOffset + i] = pSource[sourceOffset + i];
        }
    }
}

參考