unsafe在C#程序中的使用

1. 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。

2. 使用unsafe的利弊

好处是：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；

带来麻烦是：非法修改了某些变量；内存泄漏。

3. 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);
}

 

 

(*) 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。