将 ref T 值固定为 void* 的 IL 方法（从并行代码处理 Span<T>）

Posted 2023-02-25

【中文标题】将 ref T 值固定为 void* 的 IL 方法（从并行代码处理 Span<T>）

【英文标题】：IL method to pin a ref T value as void* (to work on Span<T> from parallel code)

【发布时间】：2018-06-14 04:14:07

【问题描述】：

在实际问题之前，一个小小的免责声明：

这是this one 的相关/后续问题，但因为这里我在谈论一个更普遍的问题（如何固定ref T 变量以便能够对其执行指针操作），我我提出了一个可能的（可能是错误的）解决方案，我提出了一个单独的问题。

所以，问题是：给定一个 ref T 变量（假设它是数组的第一项），我如何固定它，以便 GC 在处理底层数组时不会引起问题不安全的指针？

我不确定这在 C# 中是否可行（但我希望我错了），但是查看 IL 代码以找到一种仅修复 ref int 变量的方法，我试图想出一个变体致力于泛型类型。这是我的想法：

假设我在“MyTestClass”类中有这个delegate：

public unsafe delegate void UnsafeAction(void* p);

然后，在 IL：

.method public hidebysig static void
    Foo<valuetype .ctor (class [netstandard]System.ValueType) T>(
        !!0/*T*/& r, 
        class MyTestClass/UnsafeAction action
    ) cil managed

    .maxstack 2
    .locals init (
      [0] void* p,
      [1] !!0/*T*/& pinned V_1
    )

    // Load the ref T argument into the pinned variable (as if fixed were used)
    IL_0000: nop          
    IL_0001: ldarg.0      // r
    IL_0002: stloc.1      // V_1

    // Cast the T* pointer to void*
    IL_0003: ldloc.1      // V_1
    IL_0004: conv.u       
    IL_0005: stloc.0      // p

    // Invoke the action passing the p pointer
    IL_0006: ldarg.1      // action
    IL_0007: ldloc.0      // p
    IL_0008: callvirt     instance void MyTestClass/UnsafeAction::Invoke(void*)
    IL_000d: nop          

    // Set the pinned variable V_1 to NULL
    IL_000e: ldc.i4.0     
    IL_000f: conv.u       
    IL_0010: stloc.1      // V_1
    IL_0011: ret

我们的想法是能够像这样使用这种方法：

public static void Test<T>(this Span<T> span, Func<T> provider)

    void Func(void* p)
    
        // Do stuff with p, possibly in parallel
        // eg. Unsafe.Write(p, provider());
    
    Foo(ref span.DangerousGetPinnableReference(), Func);

这样的东西会起作用吗？如果是这样，将这种用 IL 编写的方法包含到现有 .NET Standard 2.0 项目中的最佳方法是什么？

谢谢！

额外问题：我已经看到 CoreFX 存储库对具有 IL 类的项目使用“.ilproj”文件，但 VS 实际上并不支持它们。这是一些扩展还是他们使用自己的自定义脚本来支持该项目格式？我知道有一个 ILProj extension 可用，但它既不是官方的，也不兼容 VS2017。

编辑：我可能刚刚知道如何解决这个问题，考虑一下：

public static void Foo<T>(ref T value)

    fixed (void* p = &Unsafe.As<T, byte>(ref value))
    
        // Shouldn't the ref T be correctly fixed here, since
        // the "dummy" byte ref had the same address?
    

【问题讨论】：

我已经看到 CoreFX 存储库使用“.ilproj”文件来处理具有 IL 类的项目，但 VS 实际上并不支持它们。那是一些扩展还是他们使用自己的自定义脚本来支持该项目格式？如果你用谷歌搜索ilproj，前三个链接会帮助你......

@ta.speot.is 是的，我这样做并看到了这些结果，但这些扩展似乎不是官方的（即不是来自 MS），第一个的描述说的是那些项目不能从 C# 项目中引用，您必须构建它们并链接 dll 本身。我希望有一个更简单的解决方案。

【参考方案1】：

是的，将引用存储在固定本地就足够了。在方法执行过程中，引用的内存不会被移动，因此指针将保持有效。

您也可以从您的方法中删除nops（分析在Debug下编译的代码的结果），之后将变量设置为零也是不必要的，因为该方法在它之后退出。

至于如何在 C# 项目中分发 CIL 代码，我会使用 DynamicMethod，但我不知道 .NET Standard 中是否可用。如果没有，将 IL 编译为 .dll 或 .netmodule 并引用它或自动将其链接到主项目并不是什么大问题。

【讨论】：

谢谢！是的，我留下了那些nops，因为我不确定它们是用于对齐还是只是调试模式的剩余部分，很高兴听到我可以删除它们。不幸的是，DynamicMethod 在 .NET Standard 2.0 上不存在，我将尝试弄清楚如何从 .il 文件中正确获取 dll。另外，看看这个问题和那个代码，你认为这是正确的方法和唯一可能的解决方案，还是可能有另一种更简单的方法来实现这一点？

@Sergio0694 ilasm /dll 应该可以工作，如果你删除了.assembly 部分，它也会创建一个.netmodule。我不经常使用Span<T>，所以我不知道是否有更好的解决方案来解决您的根本问题。但是，您创建的方法与我在库中使用的方法相似 (here)。唯一的区别是我将转换为指针与固定分开。

感谢您的提醒，该仓库看起来很棒！我没有看到 NuGet 链接，所以如果您还没有看到，那么您绝对应该考虑在那里发布您的库！

谢谢！已经有人建议我在 NuGet 上发布它，我很乐意，但我想在此之前将库拆分成更小的连贯包。

这是个好主意。另外，我想我刚刚对如何使用现有 API 解决这个问题有了一个想法，你介意看看我的解决方案***.com/a/48105559/3813976 和这个问题底部的编辑，让我知道你怎么看？