C#固定大小缓冲区及使用指针复制数据详解
codemissing 人气:0固定大小的缓冲区 - Fixed-size buffers
可以使用 fixed 关键字创建在数据结构中具有固定大小的数组的缓冲区(buffer)。当编写与其他语言或平台的数据源进行互操作的方法时，固定大小的缓冲区很有用。
在可以使用常规结构成员(regular struct members)的任何属性或修饰符上都可以使用fixed-size buffer。
唯一的限制是数组类型必须为基础类型 bool、byte、char、short、int, long、sbyte、ushort、uint、ulong、float 或 double。
比如：
private fixed char name[30];
在安全代码中，包含数组的C#结构不会包含任何数组元素，结构只是包含到元素的引用。
在unsafe代码块中，可以为struct添加固定大小的数组。
下面 PathArray struct 的大小不取决于数组元素的数量，因为是pathName引用变量：
public struct PathArray
{
public char[] pathName;
private int reserved;
}
不安全代码中，struct结构可以包含嵌入的数组。下面的示例中，fixedBuffer数组有一个固定大小，使用fixed语句获取第一个元素的指针，并通过该指针访问数组元素。fixed语句pin实例字段fixedBuffer到内存中的一个特定位置。
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个元素的char数组大小是256个字节。固定大小的char缓冲区中每个字符固定占两个字节，不管采用哪种编码。
数组的大小是相同的，即使char缓冲区被封送到 API 方法或结构struct设置为CharSet = CharSet.Auto / CharSet = CharSet.Ansi
固定大小的bool数组，其元素占用的大小固定为1字节。bool数组不适合创建位数组或缓冲区。
固定大小的缓冲区使用 System.Runtime.CompilerServices.UnsafeValueTypeAttribute 进行编译，指示公共语言运行时 (CLR) 某个类型包含可能溢出的非托管数组。
使用 stackalloc 分配的内存还会在 CLR 中自动启用缓冲区溢出检测功能。
unsafe struct 中可以使用固定大小的缓冲区。比如前面的Buffer：
internal unsafe struct Buffer
{
public fixed char fixedBuffer[128];
}
编译器会生成下面带特性的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;
}
固定大小的缓冲区不同于常规数组的几个方式如下：
- 只能在
unsafe上下文中使用 - 只能作为结构的实例字段
- 始终是矢量或一维数组。
- 声明应包括长度，如
fixed char id[8]，不能使用fixed char id[]。
如何使用指针复制字节数组
下面的通过unsafe关键字使Copy方法中可以使用指针；fixed语句用于声明source和destination数组的指针。
fixed语句pin源和目标数组在内存中的位置不被垃圾收集移动。当fixed块执行结束后，数组的内存块会解除固定(unpinned)。
该示例使用索引(indices-指标)而不是第二个非托管指针访问两个数组的元素。pSource 和 pTarget 指针的声明固定数组。
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];
}
}
}
参考
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