在 C# 中从锯齿状数组转换为双指针
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【中文标题】在 C# 中从锯齿状数组转换为双指针【英文标题】：Converting from a jagged array to double pointer in C# 【发布时间】：2010-10-27 18:25:08 【问题描述】：这里有一个简单的问题：有什么方法可以将锯齿状数组转换为双指针？
例如将double[][] 转换为double**
不幸的是，这不能仅通过强制转换来完成（就像在普通的旧 C 中一样）。使用fixed 语句似乎也不能解决问题。在 C# 中是否有任何（最好尽可能高效）方法来完成此任务？我怀疑解决方案可能根本不是很明显，尽管我希望有一个简单的解决方案。
【问题讨论】：
我猜这个问题可以归结为：你能把单指针（到对象）转换成指向指针的指针吗？ 使用“ToPointer”扩展方法的解决方案是个坏主意，因为那样您将使用“固定”区域之外的指针，此时 .NET 运行时可能已将数组移动到另一个内存位置 微软应该考虑的更聪明的设计：将“固定”作为数组对象的底层属性，然后使数组可转换为指针（匹配 C/C++），而不需要奇怪的固定“语句”。这样，当您将数组转换为指针时，作为转换的一部分，数组会自动无限期地“修复”自身（因为无法预测指针可能存在多长时间）。我想不出任何其他功能性、安全的方法来在托管 OOP 语言中实现数组指针支持 - 我个人认为 Microsoft 相当短视，错过了这一点。 只是好奇。 @Noldorin，您是否知道为每个内部数组分配的内存可能不连续？换句话说，每个内部数组之间可能存在间隙。 我认为是时候改变接受的答案了。 :) @cassandradied 提供了更详细的答案，修复了所有不安全的指针问题。 【参考方案1】：一点安全。 正如第一个解决方案的 cmets 中提到的，嵌套数组可以移动，所以它们也应该被固定。
unsafe
double[][] array = new double[3][];
array[0] = new double[] 1.25, 2.28, 3, 4 ;
array[1] = new double[] 5, 6.24, 7.42, 8 ;
array[2] = new double[] 9, 10.15, 11, 12.14 ;
GCHandle[] pinnedArray = new GCHandle[array.Length];
double*[] ptrArray = new double*[array.Length];
for (int i = 0; i < array.Length; i++)
pinnedArray[i] = GCHandle.Alloc(array[i], GCHandleType.Pinned);
for (int i = 0; i < array.Length; ++i)
// as you can see, this pointer will point to the first element of each array
ptrArray[i] = (double*)pinnedArray[i].AddrOfPinnedObject();
// here is your double**
fixed(double** doublePtr = &ptrArray[0])
Console.WriteLine(**doublePtr);
// unpin all the pinned objects,
// otherwise they will live in memory till assembly unloading
// even if they will went out of scope
for (int i = 0; i < pinnedArray.Length; ++i)
pinnedArray[i].Free();
问题的简要说明：
当我们在堆上分配一些对象时，它们可以在垃圾收集时移动到另一个位置。所以，想象下一种情况：你已经分配了一些对象和你的内部数组，它们都放在堆上的零代中。
现在，一些对象已经从作用域中消失并变成了垃圾，一些对象刚刚被分配。垃圾收集器会将旧对象移出堆，并将其他对象移到更靠近开始甚至下一代的位置，从而压缩堆。结果将如下所示：
因此，我们的目标是将一些对象“固定”在堆中，这样它们就不会移动。 我们需要什么来实现这个目标？我们有fixed 语句和GCHandle.Allocate 方法。
首先，GCHandle.Allocate 做什么？它在内部系统表中创建新条目，该条目具有对作为参数传递给方法的对象的引用。因此，当垃圾收集器检查堆时，他将检查内部表中的条目，如果找到条目，他会将对象标记为活动对象并且不会将其移出堆。然后，他会查看这个对象是如何被固定的，并且在压缩阶段不会移动内存中的对象。 fixed 语句的作用几乎相同，除了它在您离开作用域时自动“取消固定”对象。
总结：每个被fixed 固定的对象在离开作用域后都会自动“取消固定”。在我们的例子中，它将在循环的下一次迭代中。
如何检查你的对象不会被移动或垃圾收集：只需消耗堆的所有预算用于零代并强制 GC 压缩堆。换句话说：在堆上创建很多对象。在您固定或“固定”对象后执行此操作。
for(int i = 0; i < 1000000; ++i)
MemoryStream stream = new MemoryStream(10);
//make sure that JIT will not optimize anything, make some work
stream.Write(new Byte[]1,2,3, 1, 2);
GC.Collect();
小提示：有两种类型的堆——用于大对象和用于小对象。如果你的对象很大，你应该创建大对象来检查你的代码，否则小对象不会强制 GC 开始垃圾收集和压缩。
最后，这里有一些示例代码，展示了使用未固定/未固定指针访问底层数组的危险 - 任何感兴趣的人。
namespace DangerousNamespace
// WARNING!
// This code includes possible memory access errors with unfixed/unpinned pointers!
public class DangerousClass
public static void Main()
unsafe
double[][] array = new double[3][];
array[0] = new double[] 1.25, 2.28, 3, 4 ;
array[1] = new double[] 5, 6.24, 7.42, 8 ;
array[2] = new double[] 9, 10.15, 11, 12.14 ;
fixed (double* junk = &array[0][0])
double*[] arrayofptr = new double*[array.Length];
for (int i = 0; i < array.Length; i++)
fixed (double* ptr = &array[i][0])
arrayofptr[i] = ptr;
for (int i = 0; i < 10000000; ++i)
Object z = new Object();
GC.Collect();
fixed (double** ptrptr = &arrayofptr[0])
for (int i = 0; i < 1000000; ++i)
using (MemoryStream z = new MemoryStream(200))
z.Write(new byte[] 1, 2, 3 , 1, 2);
GC.Collect();
// should print 1.25
Console.WriteLine(*(double*)(*(double**)ptrptr));
【讨论】：
您可以编辑此答案以显示 double** 的创建吗？正如您在前面的评论中提到的，数组不是连续的，因此您需要创建一个单独的固定指针数组，然后返回一个指向该单独数组的指针。当不再需要 double** 时，也许可以使用另一种方法在以后取消所有内容。实际上，这听起来像是 System.Array 扩展方法的一个非常好的候选者。 :) @Giffyguy 好吧，是的，我可以，但我认为这就像我们在回答不同的问题一样。创建连续数组的必要性对我来说是主观的，可以通过多种方式实现，这些方式将取决于初始目的和接收方。但无论如何，我会在我的答案中添加一些这种扩展的“简单”实现。 @Giffyguy 现在我意识到我没有明白你的意思。好吧，我已经编辑了答案以显示 double** 的位置。希望这是你要求我做的。我第一次想到你让我写一个类，它可以获取一个锯齿状数组并将其转换为一个连续数组，使用 GetAddr 函数将这个数组暴露在外部，具有线程安全、资源管理、IDispossable 和其他 SafeHandleZeroOrMinusOneIsInvalid 接口。花了几个小时来实现它，哈哈。 哈哈，希望时间没有完全浪费。保留该课程以防您将来需要它。 :) 是的，我们只需要在答案中看到双**，仅此而已。再次感谢您在许多方面付出的额外努力！ 我编辑了您的答案，以包含您在其中一个 cmets 中提到的示例代码。我觉得这个答案太棒了。我现在就奖励赏金。【参考方案2】：我暂时使用了 zachrrs 解决方案（这是我怀疑可能首先需要完成的）。这是一个扩展方法：
public static double** ToPointer(this double[][] array)
fixed (double* arrayPtr = array[0])
double*[] ptrArray = new double*[array.Length];
for (int i = 0; i < array.Length; i++)
fixed (double* ptr = array[i])
ptrArray[i] = ptr;
fixed (double** ptr = ptrArray)
return ptr;
【讨论】：
您不能在声明它的fixed 块之外使用指针，因为此时对象可能已经移动。
@svick：当然可以。它可能不会一直有效。碰巧的是，在这种情况下确实如此......也许Marshal 静态方法之一将有助于使其更加健壮。
好吧，也许它现在似乎工作了。但是你在不相关的地方换了一行，或者有一天运气不好，它就行不通了。您的代码错误。它目前有效的事实主要是一个意外。
是的，这就是我刚才所说的。没必要这么***。 ;) 这也有助于发布解决方案，而不仅仅是投反对票和批评。【参考方案3】：
一个 double[][] 是一个 double[] 的数组，而不是一个 double* 的数组，所以要获得一个 double** ，我们首先需要一个 double*[]
double[][] array = //whatever
//initialize as necessary
fixed (double* junk = &array[0][0])
double*[] arrayofptr = new double*[array.Length];
for (int i = 0; i < array.Length; i++)
fixed (double* ptr = &array[i][0])
arrayofptr[i] = ptr;
fixed (double** ptrptr = &arrayofptr[0])
//whatever
我不禁想知道这是为了什么，以及是否有比要求双指针更好的解决方案。
【讨论】：
不幸的是，我无法避免使用双指针的用户，因为我正在调用外部 C 函数，而 C# 无法自动编组锯齿状数组。 顺便说一句，我会尽快尝试一下。谢谢。 我不得不编辑这个 6 次才能绕过所以想要将 *s 解析为斜体。预览窗口和实际帖子的解释不一致... 你确定这会起作用吗？在我看来，只有在将内部数组分配给arrayofptr[i] 时才固定它们。这意味着数组可以在您使用其指针时移动，这可能会破坏内存并导致不可预知的错误。
Sample 的代码证明如果有人感兴趣，如果移动内部数组，@bsneeze 的代码可能会导致错误。以上是关于在 C# 中从锯齿状数组转换为双指针的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章