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。

unsafe 在C# 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。