C#可否對內存進行直接的操作

C#可否對內存進行直接的操作 ?
可以使用指針
在這篇文章中將描述C#的一個特性指針和所謂的不安全代碼。

非安全代碼

       非安全代碼就是不在 CLR 完全控制下執行的代碼，它有可能會導致一些問題，因此他們必須用 “unsafe” 進行表明：

       unsafe
       {
       ...
       // unsafe context: can use pointers here
       ...
       }

       在其他一些地方也可以使用關鍵字 ‘unsafe’，例如我們可以將類或方法表明為非安全的：

       unsafe class Class1 {}
       static unsafe void FastMove ( int* pi, int* pdi, int length) {...} 

‘unsafe’ 關鍵字的必要性是它可以防止程序員的一些意外的用法。你可能會問既然是不安全的為什么還有人要用它。答案就是有時候，在有些情況下，還需要用到指針。

指針

       指針是一種用來存儲其他變量地址的特殊的變量，如果你把第一個變量的地址賦給第二個變量，你可以說第一個變量是指向第二個，CLR支持3種指針類型：受托管指針, 非托管指針和非托管函數指針。受托管指針存儲在堆上的托管塊的引用，一個非托管指針是傳統的C++指針並且每次使用必須要放在unsafe代碼塊中，一個非托管函數指針也是指向函數地址的傳統的C++指針(delegates 可以被看做是非托管函數指針).

       你可以像下面這樣的聲明來創建指針：類型* 變量_名稱; 

       既然類型可以是任意一個非引用類型並且不包含引用類型字段，它只能是：sbyte, byte, short, ushort, int, uint, long, ulong, char, float, double, decimal, bool 和枚舉類型以及其他指針類型，也可以是任何用戶自定義的包括非托管類型字段的結構體.

       下面是不同類型指針聲明的示例：

       int* pi //declaration a pointer to integer variable
       float* pf, pq // two pointers to float variables. Not *pf, *pq 
       char* pz // pointer to char

       就像前面說的非托管代碼CLR是不能驗證的，為了編譯你需要指定 /unsafe 編譯選項，如果你是使用的是Microsoft Visual Studio你需要在項目選項中把 'Allow unsafe code block'設置成 True。



指針的基本用法

還有一些與指針緊密聯系的操作符，那就是 & 操作符，& 返回它所操作對象的地址。

例如:
unsafe 
{
int* pi;
int x = 1;
pi = &x;
System.Console.WriteLine("Value of x is: " + *pi);
}

在這個例子中我們創建了2個變量，’pi’是指向int的指針，’x’是int，然后我們將’x’在內存中的地址賦予’pi’，理解我們放在 ’pi’ 變量中的是 ’x’的地址而不是’x’的值非常重要 (使用: pi = x 將返回錯誤 "Cannot implicitly convert type 'int' to 'int*'")

編譯后執行將會輸出:

Value of x is: 1 

指針可以接受 null 值，也可能使用 void 指針類型，下面的代碼可以正常編譯：

unsafe 
{
nt x = 10;
void* px = &x;
double *pd = (double*)px;
}

fixed 關鍵字和垃圾回收

在 C# 中使用指針需要比在 C++種更加注意。這是因為垃圾回收器(g.c.)會運行內存清理，在清理的過程中，g.c.會改變對象的物理內存位置，如果 g.c.改變了對象的位置指針將指向錯誤的內存位置。為了避免這樣的問題（已經與垃圾回收器連接），C# 包含 'fixed' 關鍵字. 它通知系統不要讓垃圾回收器重新部署對象。

       如果我們忘了 ’fixed’ 關鍵字編譯器會給我們相應的警告，但它沒有智能到在下面的情況中也會警告我們。下面的代碼有一個嚴重的Bug盡管編譯很正常。

C# 指針和 WinApi

       使用指針最重要的好處就是可以與其他二進制代碼進行交互。許多 WinApi 函數都使用指針，例如GetComputerName (Kernel32.lib.)可以提供我們的計算機的名稱。

BOOL GetComputerName(LPTSTR lpBuffer, // computer name
LPDWORD lpnSize // size of name buffer);

下面的程序演示如何使用GetComputerName：

[System.Runtime.InteropServices.DllImport("Kernel32")]
static extern unsafe bool GetComputerName(byte* lpBuffer,long* nSize);
static void Main()
{
byte[] buffor = new byte[512];
long size = buffor.Length;
unsafe
{
long* pSize = &size;
fixed (byte* pBuffor = buffor)
{
GetComputerName(pBuffor,pSize);
}
}
System.Text.Encoding textEnc = new System.Text.ASCIIEncoding();
System.Console.WriteLine("Computer name: {0}",textEnc.GetString(buffor)); 
}

結論

       我們已經看到指針是C#語言中非常有用的部分，使用指針並不難但是要非常小心，因為有可能會導致難以診斷的問題，使用指針會擾亂垃圾回收器的功能，特別當我們在程序中大量使用指針。因此在之用指針之前我們應該多考慮，或者嘗試其他的解決辦法。