C# 7.2 中的 Span<T> 和 Memory<T> 有啥区别？

Posted 2023-02-25

【中文标题】C# 7.2 中的 Span<T> 和 Memory<T> 有啥区别？

【英文标题】：What is the difference between Span<T> and Memory<T> in C# 7.2?C# 7.2 中的 Span<T> 和 Memory<T> 有什么区别？

【发布时间】：2022-01-14 02:50:29

【问题描述】：

C# 7.2 引入了两种新类型：Span<T> 和 Memory<T>，它们比早期的 C# 类型（如 string[]）具有更好的性能。

问题：Span<T> 和Memory<T> 有什么区别？为什么我要使用一个而不是另一个？

【问题讨论】：

另见：C# 7.2: Understanding Span

@JeffMercado 除了 string[] 之外，还有哪些 C# 类型可以替换的完整列表吗？它们仅用于数组还是也可以用于代替 List 之类的类型？

【参考方案1】：

Span<T> 本质上是仅堆栈，而Memory<T> 可以存在于堆中。

Span<T> 是我们正在添加到平台以表示的新类型 任意内存的连续区域，具有性能 特性与 T[] 相当。它的API类似于数组， 但与数组不同，它可以指向托管内存或本机内存，或者 分配到堆栈上的内存。

Memory <T> 是对Span<T> 的补充类型。正如其设计中所讨论的 文档，Span<T> 是仅堆栈类型。仅堆栈的性质 Span<T> 使其不适用于很多需要存储的场景 对堆上的缓冲区（用Span<T> 表示）的引用，例如为了 执行异步调用的例程。

async Task DoSomethingAsync(Span<byte> buffer) 
    buffer[0] = 0;
    await Something(); // Oops! The stack unwinds here, but the buffer below
                       // cannot survive the continuation.
    buffer[0] = 1;

为了解决这个问题，我们将提供一组互补的类型， 旨在用作表示的通用交换类型， 就像Span <T>，一个任意内存范围，但不像Span <T> 这些类型不会是仅堆栈的，代价是显着的 读取和写入内存的性能损失。

async Task DoSomethingAsync(Memory<byte> buffer) 
    buffer.Span[0] = 0;
    await Something(); // The stack unwinds here, but it's OK as Memory<T> is
                       // just like any other type.
    buffer.Span[0] = 1;

在上面的示例中，Memory <byte> 用于表示缓冲区。 它是常规类型，可用于执行异步的方法 来电。它的 Span 属性返回Span<byte>，但返回值 在异步调用期间不会存储在堆上，而是 从Memory<T> 值生成新值。从某种意义上说， Memory<T>是Span<T>的工厂。

参考文档：here

【讨论】：

“仅堆栈性质”是什么意思？

这里是菜鸟。堆栈不会回滚到等待之前的位置吗？我不明白为什么缓冲区无法在Span<byte> buffer 示例中继续存在。为什么我们将地址松散到缓冲区 [0] 指向的内存点？

@Spectraljump 如果我没记错的话，异步方法中的任何变量实际上在编译后都会成为类字段（因此，在堆上），以便能够使用那些等待后的值。如果 Span 只能在堆栈上，那么在 await 之前和之后它就不会是相同的 Span。

@Spectraljump Async 方法将被转换为状态机。因此状态机的第一部分（在等待之前）被执行，它将退出该方法。当等待的任务完成后，将执行下一个状态（单独的方法），这就是第一个状态的堆栈展开的原因。

如果我们打算使用，为什么文档会说“以显着的性能损失为代价读取和写入内存” Memory<T> 在很多情况下我们不能使用Span<T>/ReadOnlySpan<T>?

【参考方案2】：

re: 这意味着它只能指向分配在堆栈上的内存。

Span<T> 可以指向任何内存：分配在堆栈或堆上。 Span<T> 的仅堆栈性质意味着 Span<T> 本身（而不是它指向的内存）必须仅驻留在堆栈上。这与“普通”C# 结构形成对比，后者可以驻留在堆栈或堆上（通过值类型装箱，或者当它们嵌入到类/引用类型中时）。一些更明显的实际含义是，你不能在一个类中拥有 Span<T> 字段，你不能框 Span<T>，你不能将它们组成一个数组。

【讨论】：

啊，另一种类似 byref 的类型。

但是为什么只能驻留在 Stack 上呢？为什么你不能把它们装箱？还是不能让他们上课？

如果您可以在堆上的任何位置获得 Span（通过装箱、类的成员...），那么您将在堆上拥有一个可以指向内存的对象堆栈，例如，当函数返回时，堆栈将被释放。然后你会有一个指向释放内存的堆对象。这可能会导致段错误。

@M.Aroosi - Memory 的情况不一样吗？ Memory 可以驻留在堆上，它可以指向堆栈中的内存，不是吗？对这两个新手并试图理解它。

@pep 你不能将堆栈分配的缓冲区分配给Memory（至少不能直接）你可以试试Memory<byte> mem = stackalloc byte[100]; 并得到编译错误跨度>

【参考方案3】：

Memory<T> 可以被视为Span<T> 的不安全但更通用的版本。如果Memory<T> 对象指向已释放的数组，则访问该对象将失败。