C/C++中的指针是一种非常灵活而强大的引用机制,但同时也非常脆弱,稍有不慎,就会出错。
Java完全摈弃了指针的概念,而代之以对象引用(object reference),基本上消灭了由指针而导致的错误。
C#借鉴了Java的作法,引入了对象引用的概念,但同时,不像Java做的那么绝,仍然提供了指针的概念。
CLR支持三种类型的指针:
1) 托管指针(managed pointers)
2) 非托管指针(unmanaged pointers)
3) 非托管函数指针(unmanaged function pointers)
托管指针是一种新类型的指针,指向托管堆中的内存区。
非托管指针是传统的C/C++指针,指向非托管内存区。
非托管函数指针也是传统的C/C++指针,指向函数地址。
C#中的指针属于非托管指针,在C#中不能直接使用托管指针,但作为 by-ref 参数传递机制的 ref 和 out 机制就是利用托管指针实现的。
C#代码:
using System;
public class Test
{
public static void Main(){int n = 20;int m;compute(n, out m);}private static void compute(int x, out int y){y = x * 2;}
}
编译以后,生成如下 IL 代码(为了简单起见,这里只取compute()方法的 IL 代码):
.method private hidebysig static void compute(int32 x, [out] int32& y) cil managed { // Code size 7 (0x7) .maxstack 8 IL_0000: nop IL_0001: ldarg.1 IL_0002: ldarg.0 IL_0003: ldc.i4.2 IL_0004: mul IL_0005: stind.i4 IL_0006: ret } // end of method Test::compute
从compute()的 IL 代码即可明显看出,参数 y 的类型即是托管指针 int32&。
stind.i4 指令将栈顶的 32 位整数值存储到由次栈顶元素(即参数 y)所指示的内存地址中。
上面的C#代码用的是 out 指示符,如果换成 ref 指示符,生成的 IL 代码是一样的,所不同的是,C#编译器会检查 m 的赋值情况,在执行 compute(n, ref m) 之前,m 必须被明确赋值(definite assigned),而对于 out 指示符,m 不需要赋值。
托管指针和非托管指针的区别是明显的,托管指针指向的是托管堆中的地址,而非托管指针指向的是非托管内存中的地址。
那么,对象引用与托管指针又有什么不同呢?
从物理实现的角度看,对象引用也是一种指针,而且是一种托管类型的指针。与托管指针不同,对象引用只能指向对象的起始位置,而不能指向对象内部,也就是说,对象引用指向的是对象的整体,而非局部。
而托管指针一般是指向对象内部某个成员的地址。除此之外,托管指针还可以指向求值栈(evaluation stack)中的位置,或静态变量,甚至非托管内存区。