• C#学习之unsafe


    为了保持类型安 全,默认情况下,C# 不支持指针算法。 不过,通过使用 unsafe 关键字,可以定义可使用指针的不安全上下文。

    unsafeC# 程 序中的使用场合:

    1)实时应用,采用指针来提高性能;

    2)引用非.net DLL提供的如C++编写的外部函数,需要指针来传递该函数;

    3)调试,用以检测程序在运行过程中的内存使用状况。

    使用unsafe 的利弊:

    好处:性能和灵活性提高;可以调用其他dll的函数,提高了兼容性;可以得到内存地址;

    坏处:非法修改了某些变量;内存泄漏。

    unsafe 与unmanaged的区别:

    managed code是在CLR监管下运行的程序。以下任务由CLR来执行:管理对象内存,类型安全检测和冗余处理。

    unmanaged code也就是能由程序员直接进行内存操作的程序。

    unsafe 是介于managed和unmanaged之间的桥梁,它使得managed code也能使用指针来控制和操作内存。

    unsafe 的使用:


    unsafe 可以用来修饰类、类的成员函数、类的全局变量,但不能用来修饰类成员函数内的局部变量。 编译带有unsafe 代码的程序也要在 “configuration properties>build” 中把允许unsafe 代码设为真。

    但是在managed code中使用unsafe 时也要注意,正因为CLR可以操作内存对象,假如你写了一下代码:

          public unsafe void add(int *p)
          {
              *p=*p+4;
          }

    p的地址值可能会在运行过程中被CLR所修改,这通常可采用fixed来处理,使指针所指向的地址不能被改变。如下:

          fixed(int *p=& value)
            {
                add(p);
            }

    托管代码 (managed code):由公共语言运行库环境(而不是直接由操作系统)执行的代码。托管代码应用程序可以获得公共语言运行库服务,例如自动
    垃圾回收、运行库类型检查和安全支持等。这些服务帮助提供独立于平台和语言的、统一的托管代码应用程序行为。

    非托管代码(Unmanaged Code):在公共语言运行库环境的外部,由操作系统直接执行的代码。非托管代码必须提供自己的垃圾回收、类型检查、安全支
    持等服务;它与托管代码不同,后者从公共语言运行库中获得这些服务。
    Unsafe的代码介于这两者之间,它也是在CLR的环境中执行,但是我们可以直接操作内存。只要我们的代码包含下面三个指针操作符之一就需要使用Unsafe
    关键字:
  • *
  • &
  • ->

    例如:

    unsafe static void ChangeValue(int* pInt)
    {
    *pInt = 23;
    }

    上面的代码由于是在CLR下托管执行,为 了减少内存碎片C#的自动垃圾回收机制会允许已经分配的内存在运行时进行位置调整,所以如果我们多次调用的话就可能
    导致指针指向其他的变量。比如*pInt为 指向一个变量的地址为1001,CLR在重新内存整理分配后该变量 就存储在地址为5001的地方。而原来1001的地方可能会
    被分配其他变量,要解决这个问题我们就需要使用Fixed关键字。

    fixed 语句禁止垃圾回收器重定位可移动的变量。fixed 语句只能出现在不安全的上下文中。Fixed 还可用于创建固定大小的缓冲区。如下面例子:

    using System;
    class CaryData
    {
    public int data;
    }

    class CProgram
    {

    unsafe static void ChangeValue(int* pInt)
    {
    *pInt = 23; //3为这个指针的地址赋值23
    }

    public unsafe static void Main()
    {
    CaryData cd = new CaryData();
    Console.WriteLine("改变前: {0}", cd.data);

    fixed (int* p = &cd.data) // 1把整形的地址赋给了指针P
    {
    ChangeValue(p); //2专递指针
    }
    Console.WriteLine("改变后: {0}", cd.data); //4由于cd.data的和*p地址相同,所以cd.data 的输出是23
    }
    }

    注意要勾选项目属性中生成标签的允许不安全代码。

  • T_Account 
    
    ret;
    unsafe
    {
    fixed (void * ptr = body)
    {
    ret = *((T_Account *)ptr); // 转换指针为(T_Account*),再获得指针的值也就是T_Account类型值
    }
    }
    T_Account 
    
    x = new 
    
    T_Account
    
    ();
    x.ID = 12;
    x.Name = "thisistest" ;
    x.Native_Currency = "USD" ;
    byte [] message = new byte [T_Account .Size];
    unsafe
    {
    void * ptr = &x; //将地址赋给这个指针
    fixed (void * des = message) // 值赋给了这个地址
    {
    MemoryUtility .CopyData(des, ptr, T_Account .Size);
    }
    }



    (*) unsafe 和 fixed

    unsafe
    {              
        int[] array = new int[10];
        for (int i = 0; i < array.Length; i++)
        {
            array[i] = i;
        }
        fixed (int* p = array)
        {
            for (int i = 0; i < array.Length; i++)
            {
                System.Console.WriteLine(p[i]);
            }                   
        }              
    }

    指针在c#中是不提倡使用的,有关指针的操作被认为是不安全的(unsafe)。因此运行这段代码之前,先要改一个地方,否则编译不过无法运行。
    修 改方法:在右侧的solution Explorer中找到你的项目,在项目图标(绿色)上点右键,选最后一项properties,然后在Build标签页里把Allow unsafe code勾选上。之后这段代码就可以运行了,你会看到,上面这段代码可以像C语言那样用指针操纵数组。但前提是必须有fixed (int* p = array),它的意思是让p固定指向数组array,不允许改动。因 为C#的自动垃圾回收机制会允许已经分配的内存在运行时进行位置调整,如果那样,p可能一开始指的是array,但后来array的位置被调整到别的位置 后,p指向的就不是array了。所以要加一个fixed关键字,把它定在那里一动不动,之后的操作才有保障。

    另有两点需要注意:

    1)指针的使用必须放在unsafe的区域里;unsafe关键字也可作为类或方法的修饰符。

    2)fixed (int* p = array)中,p的定义不能写在别处,而且fixed关键字也只能在unsafe区域里使用。

    (*) 略简洁的unsafe写法

        class Program
        {
            unsafe public static UInt16 Htons(UInt16 src)
            {
                UInt16 dest;
                // 不能照搬C的源代码,因为有些类型长度不一样,如char(2字节),long(8字节)
                // ((char*)&dest)[0] = ((char*)&src)[1];
                // ((char*)&dest)[1] = ((char*)&src)[0];
                ((byte*)&dest)[0] = ((byte*)&src)[1];
                ((byte*)&dest)[1] = ((byte*)&src)[0];
                return dest;
            }

            public static UInt16 ConciseHtons(UInt16 src)
            {
                UInt16 dest;
                unsafe
                {
                    ((byte*)&dest)[0] = ((byte*)&src)[1];
                    ((byte*)&dest)[1] = ((byte*)&src)[0];
                }           
                return dest;
            }
           
            static void Main()
            {
                UInt16 val = 1;

                // 如果方法是unsafe的,则必须在unsafe block里调用
                unsafe
                {               
                    val = Htons(val);
                }
                Console.WriteLine(val);

                // 更简洁的写法是把unsafe block写在函数内部
                val = ConciseHtons(val);
                Console.WriteLine(val);
            }               
        }

    (*) stackalloc

    stackalloc的用处仅仅是把数组分配在栈上(默认是分配在托管堆上的)。

        class MyClass
        {
            public int val;
        }

        class Program
        {               
            static void Main()
            {           
                unsafe
                {               
                    MyClass *p = stackalloc MyClass[1]; // Error!! 如果类型要放在托管堆上则不行,如果MyClass是struct就OK了
                    p->val = 1;

                    int *iArray = stackalloc int[100];  // OK,在栈上创建数组, int类型本身就是放在栈上的
                }           
            }               
        }

    注意:指针指向的内存一定要固定。凡是C#里的引用类型(一切类型的 数组都是引用类型 )都是分配在托管堆上的,都不固定。有两种方法强制固定,一种是用stackalloc分配在栈上,另一种是用fixed 分配在堆上。

作者:Angelo Lee
出处:http://www.cnblogs.com/yefengmeander/
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