C# 之不安全代码(1)

引子

C#是.Net平台上主流的开发语言，和经典的C/C++不同的是，C#所编写的代码是托管代码，由GC来管理内存，省去了new/delete的烦恼。但是，由于某些特殊的要求，比如和底层的操作系统接口，访问内存映射设备或者实现对时间要求苛刻的算法时，C#提供了不安全代码。

不安全上下文

不安全代码只能写在不安全上下文中。

通过unsafe 修饰符可以修饰：

class, struct, interface, or delegate

field, method, property, event, indexer, operator, instance constructor, destructor, or static constructor

unsafe-statement-block

指针的类型

在不安全上下文中，指针类型和引用类型或是值类型一样。但是，指针类型可以用在不安全上下文之外的typeof中，虽然这么做不安全。

Type t = typeof(Int32*);返回的是System.Int32*

指针类型是用非托管类型或是void加上*来表示的。

pointer-type:
unmanaged-type  *
void  *

unmanaged-type:
type

在*前面的指针类型被称为指针类型的引用类型。它表明了指针变量的值指向的变量的类型。

非托管类型不是引用类型，也不包含任何嵌套的引用类型的成员。

非托管类型就是下面的一种：

·        sbyte, byte, short, ushort, int, uint, long, ulong, char, float, double, decimal, or bool.

·        Any enum-type.

·        Any pointer-type.

·        Any user-defined struct-type that contains fields of unmanaged-types only.

例子：

Example	Description
byte*	Pointer to byte
char*	Pointer to char
int**	Pointer to pointer to int
int*[]	Single-dimensional array of pointers to int
void*	Pointer to unknown type

和C/C++不同的是，声明多个指针变量需要：

int *p1,*p2;

但是在C#中，int* p1,p2就声明了两个指针变量，并且*是在类型之后，不是在变量名之前。

和引用类型相同的是，指针可以为null（所有位为0），如果访问一个指向null的指针会引发不可预知的结果。

Void* 表示一个指针指向未知类型。因为指向未知类型，所以不能通过*来访为指向的变量，也不能对指针进行数学运算。但是，void*可以转换为任何指针类型，反之亦然。

指针类型是一个单独的类型。指针类型不是继承自System.Object,，并且两者也不能互相转换。同样装箱和拆箱也不适合指针类型。但是不同类型指针之间可以互相转换。

指针类型不能用于类型参数，当泛型方法的类型参数为指针类型会调用失败。

指针类型还可用于易变字段类型。

虽然指针还能通过ref和out来传递，但是会造成不可预知的行为，当指针指向一个已经不存在的本地变量，或是指向一个实际不再固定的固定对象。比如：

1. using System;
   
2. 
   
3. class Test
   
4. {
   
5.       static int value = 20;
   
6. 
   
7.       unsafe static void F(out int* pi1, ref int* pi2) {
   
8.             int i = 10;
   
9.             pi1 = &i;
   
10. 
    
11.             fixed (int* pj = &value) {
    
12.                   // ...
    
13.                   pi2 = pj;
    
14.             }
    
15.       }
    
16. 
    
17.       static void Main() {
    
18.             int i = 10;
    
19.             unsafe {
    
20.                   int* px1;
    
21.                   int* px2 = &i;
    
22. 
    
23.                   F(out px1, ref px2);
    
24. 
    
25.                   Console.WriteLine("*px1 = {0}, *px2 = {1}",
    
26.                         *px1, *px2);      // undefined behavior
    
27.             }
    
28.       }
    
29. }
    

复制代码

方法可以返回指针类型。

1. unsafe static int* Find(int* pi, int size, int value) {
   
2.       for (int i = 0; i < size; ++i) {
   
3.             if (*pi == value) 
   
4.                   return pi;
   
5.             ++pi;
   
6.       }
   
7.       return null;
   
8. }
   

复制代码

主要有几个操作符：

·        *被用作间接访问

·        ->被用作通过指针来访为结构的成员

·          []用来做指针的索引器

·        &用来获得变量的地址

·        ++和—用来自增和自减指针

·        +和-用来做指针的算术运算

·        ==, !=, <, >, <=, and =>用来比较指针

·  stackalloc可以从栈上分配内存

·  fixed用来临时固定一个变量，所以它的地址总是可以得到的。