C# 不安全/固定代码

Posted 2023-02-18

【中文标题】C# 不安全/固定代码

【英文标题】：C# Unsafe/Fixed Code

【发布时间】：2010-09-10 06:32:31

【问题描述】：

有人可以举例说明在 C# 代码中实际使用“不安全”和“固定”的好时机吗？我以前玩过它，但从未真正找到它的好用处。

考虑这段代码...

fixed (byte* pSrc = src, pDst = dst) 
    //Code that copies the bytes in a loop

相比于简单地使用...

Array.Copy(source, target, source.Length);

第二个是在.NET Framework中找到的代码，第一部分是从微软网站http://msdn.microsoft.com/en-us/library/28k1s2k6(VS.80).aspx复制的代码。

内置的 Array.Copy() 比使用不安全代码快得多。这可能只是因为第二个写得更好，第一个只是一个例子，但是你真的需要在什么情况下使用不安全/固定代码？还是这个可怜的 Web 开发人员在搞乱他头上的事情？

【参考方案1】：

它对于与非托管代码的互操作很有用。任何传递给非托管函数的指针都需要修复（也称为固定），以防止垃圾收集器重新定位底层内存。

如果您使用的是 P/Invoke，则默认编组器将为您固定对象。有时需要执行自定义编组，有时需要固定对象的时间超过单个 P/Invoke 调用的持续时间。

【参考方案2】：

我使用了不安全的块来操作位图数据。原始指针访问比 SetPixel/GetPixel 快得多。

unsafe

    BitmapData bmData = bm.LockBits(...)
    byte *bits = (byte*)pixels.ToPointer();
    // Do stuff with bits

“固定”和“不安全”通常在进行互操作或需要额外性能时使用。 IE。 String.CopyTo() 在其实现中使用不安全和固定的。

【讨论】：

我会将“显着”更改为“许多数量级”。令人难以置信的是 SetPixel 和 GetPixel 的速度有多慢。 1980 年，Apple IIe 上的像素访问速度更快。

【参考方案3】：

reinterpret_cast 风格行为

如果你有点操纵，那么这将非常有用

许多高性能哈希码实现使用 UInt32 作为哈希值（这使得转换更简单）。由于 .Net 需要 Int32 用于您想要快速将 uint 转换为 int 的方法。由于实际值是什么并不重要，因此只需保留值中的所有位，重新解释转换即可。

public static unsafe int UInt32ToInt32Bits(uint x)

    return *((int*)(void*)&x);

注意命名是仿照BitConverter.DoubleToInt64Bits

继续使用散列技术，将基于堆栈的结构转换为字节* 可以轻松使用每字节散列函数：

// from the Jenkins one at a time hash function
private static unsafe void Hash(byte* data, int len, ref uint hash)

    for (int i = 0; i < len; i++)
    
        hash += data[i];
        hash += (hash << 10);
        hash ^= (hash >> 6);
    


public unsafe static void HashCombine(ref uint sofar, long data)

    byte* dataBytes = (byte*)(void*)&data;
    AddToHash(dataBytes, sizeof(long), ref sofar);

unsafe 也（从 2.0 开始）允许您使用 stackalloc。这在需要一些小的可变长度数组（如临时空间）的高性能情况下非常有用。

所有这些用途都坚定地属于“仅当您的应用程序确实需要性能时”，因此在一般用途中是不合适的，但有时您确实需要它。

fixed 当你希望与一些有用的非托管函数（有很多）进行互操作时是必需的，这些函数采用 c 样式的数组或字符串。因此，这不仅是出于性能原因，也是出于互操作场景中的正确性原因。

【讨论】：

你为什么提到 reinterpret_cast ？ unsafe/fixed 的并行是什么？

@Guillame07 因为直接执行一个（而不是在结构上使用联合）需要一个不安全的上下文

【参考方案4】：

Unsafe 可用于（例如）使用 LockBits 快速从图像中获取像素数据。与使用托管 API 相比，性能提升了几个数量级。

【参考方案5】：

当地址被传递给旧版 C DLL 时，我们必须使用固定值。由于 DLL 在函数调用之间维护了一个内部指针，如果 GC 压缩堆并移动东西，所有地狱都会崩溃。

【参考方案6】：

如果您想访问 .NET 运行时之外的内容，我相信会使用不安全代码，即。它不是托管代码（没有垃圾收集等）。这包括对 Windows API 和所有爵士乐的原始调用。

【讨论】：

“不安全”并不意味着“不受管理”。 C# 中的不安全方法是允许操作指针的托管方法。但是，代码仍然是受管理的。如果您想在应用程序中使用非托管（本机）代码，可以使用 C++/CLI 及其#pragma 指令。

冒险的想法，垃圾收集器在不安全的方法/变量/对象上不活动，如果您处理现有变量并固定此类数据结构，则可以，但是如果您扩展数据，它确实会出现问题不安全的区域，如果做错了，它会吃掉内存，而不受 GBC 的控制。虽然可以有数据并使用不安全的方法对其进行处理，但如果该过程不泄漏，则没有风险，处理后 GBC 可以接管。

【参考方案7】：

这告诉我 .NET 框架的设计者在解决问题空间方面做得很好——确保“托管代码”环境可以完成传统（例如 C++）方法可以处理其不安全代码的所有事情/指针。万一它不能，如果你需要它们，不安全/固定的功能就在那里。我敢肯定有人有一个需要不安全代码的例子，但在实践中似乎很少见——这才是重点，不是吗？ :)

【讨论】：

用于图形操作，比 marshal.copy 更快，用于实时数据处理 ea 音频。但是您可能不会在普通的 MVC 站点中看到它，通常与 c/c++ /assembler 结合使用。