C# 4.0: полное руководство - Герберт Шилдт

тип *р = stackalloc тип [размер]

где р обозначает указатель, получающий адрес области памяти, достаточной для хранения объектов, имеющих указанный тип, в количестве, которое обозначает размер. Если же в стеке недостаточно места для распределения памяти, то генерируется исключение System.StackOverflowException. И наконец, оператор stackalloc можно использовать только в небезопасном коде.

Как правило, память для объектов выделяется из кучи — динамически распределяемой свободной области памяти. А выделение памяти из стека является исключением. Ведь переменные, располагаемые в стеке, не удаляются средствами "сборки мусора", а существуют только в течение времени выполнения метода, в котором они объявляются. После возврата из метода выделенная память освобождается. Преимущество применения оператора stackalloc заключается, в частности, в том, что в этом случае не нужно беспокоиться об очистке памяти средствами "сборки мусора".

Ниже приведен пример применения оператора stackalloc.

// Продемонстрировать применение оператора stackalloc.

using System;

class UseStackAlloc {

  unsafe static void Main() {

    int* ptrs = stackalloc int[3];

    ptrs[0] = 1;

    ptrs[1] = 2;

    ptrs[2] = 3;

    for(int i=0; i < 3; i++)

      Console.WriteLine(ptrs[i]);

  }

}

Вот к какому результату приводит выполнение кода из данного примера.

1

2

3

Создание буферов фиксированного размера

Ключевое слово fixed находит еще одно применение при создании одномерных массивов фиксированного размера. В документации на C# такие массивы называются буферами фиксированного размера. Такие буферы всегда являются членами структуры. Они предназначены для создания структуры, в которой содержатся элементы массива, образующие буфер. Когда элемент массива включается в состав структуры, в ней, как правило, хранится лишь ссылка на этот массив. Используя буфер фиксированного размера, в структуре можно разместить весь массив. В итоге получается структура, пригодная в тех случаях, когда важен ее размер, как, например, в многоязыковом программировании, при согласовании данных, созданных вне программы на С#, или же когда требуется неуправляемая структура, содержащая массив. Но буферы фиксированного размера можно использовать только в небезопасном коде.

Для создания буфера фиксированного размера служит следующая общая форма:

fixed тип имя_буфера[размер];

где тип обозначает тип данных массива; имя_буфера — конкретное имя буфера фиксированного размера; размер — количество элементов, образующих буфер. Буферы фиксированного размера могут указываться только в структуре.

Для того чтобы стала очевиднее польза от буферов фиксированного размера, рассмотрим ситуацию, в которой программе ведения счетов, написанной на C++, требуется передать информацию о банковском счете. Допустим также, что учетная запись каждого счета организована так, как показано ниже.

Name - Строка длиной 80 байтов, состоящая из 8-разрядных символов в коде ASCII

Balance - Числовое значение типа double длиной 8 байтов

ID - Числовое значение типа long длиной 8 байтов

В программе на C++ каждая структура содержит массив Name, тогда как в программе на C# в такой структуре хранится лишь ссылка на массив. Поэтому для правильного представления данных из этой структуры в C# требуется буфер фиксированного размера, как показано ниже.

// Использовать буфер фиксированного-размера.

unsafe struct FixedBankRecord {

  public fixed byte Name[80]; // создать буфер фиксированного размера

  public double Balance;

  public long ID;

}

Когда буфер фиксированного размера используется вместо массива Name, каждый экземпляр структуры FixedBankRecord будет содержать все 80 байтов массива Name. Именно таким образом структура и организована в программе на C++. Следовательно, общий размер структуры FixedBankRecord окажется равным 96, т.е. сумме ее членов. Ниже приведена программа, демонстрирующая этот факт.

// Продемонстрировать применение буфера фиксированного размера,

using System;

// Создать буфер фиксированного размера,

unsafe struct FixedBankRecord {

  public fixed byte Name[80];

  public double Balance;

  public long ID;

}

class FixedSizeBuffer {

  // Пометить метод Main() как небезопасный,

  unsafe static void Main() {

    Console.WriteLine("Размер структуры FixedBankRecord: "

       + sizeof(FixedBankRecord));

  }

}

Эта программа дает следующий результат.

Размер структуры FixedBankRecord: 96

Размер структуры FixedBankRecord оказывается в точности равным сумме ее членов, но так бывает далеко не всегда со структурами, содержащими буферы фиксированного размера. Ради повышения эффективности кода общая длина структуры может быть увеличена для выравнивания по четной границе, например по границе слова. Поэтому общая длина структуры может оказаться на несколько байтов больше, чем сумма ее членов, даже если в ней содержатся буферы фиксированного размера. Как правило, аналогичное выравнивание длины структуры происходит и в C++. Следует, однако, иметь в виду возможные отличия в этом отношении.

И наконец, обратите внимание на то, как в данной программе создается буфер фиксированного размера вместо массива Name.

public fixed byte Name[80]; // создать буфер фиксированного размера

Как видите, размер массива указывается после его имени. Такое обозначение обычно принято в C++ и отличается в объявлениях массивов в С#. В данном операторе распределяется по 80 байтов памяти в пределах каждого объекта типа FixedBankRecord.

Обнуляемые типы

Начиная с версии 2.0, в C# внедрено средство, обеспечивающее изящное решение типичной и не очень приятной задачи распознавания и обработки полей, не содержащих значения, т.е. неинициализированных полей. Это средство называется обнуляемым типом. Для того чтобы стала более понятной суть данной задачи, рассмотрим пример простой базы данных заказчиков, в которой хранится запись с именем, адресом, идентификационным номером заказчика, номером счета-фактуры и текущим остатком на счету. В подобной ситуации может быть вполне создан элемент данных заказчика, в котором одно или несколько полей не инициализированы. Например, заказчик может просто запросить каталог продукции, и в этом случае номер счета-фактуры не потребуется, а значит, его поле окажется неиспользованным.

Раньше для обработки неиспользуемых полей приходилось применять заполняющие значения или дополнительные поля, которые просто указывали, используется поле или нет. Безусловно, заполняющие значения пригодны лишь в том случае, если они подставляются вместо значения, которое в противном случае окажется недействительным, но так бывает далеко не всегда. А дополнительные поля, указывающие, используется поле или нет, пригодны во всех случаях, но их ввод и обработка вручную доставляют немало хлопот. Оба эти затруднения позволяет преодолеть обнуляемый тип.

Основы применения обнуляемых типов

Обнуляемый тип — это особый вариант типа значения, представленный структурой. Помимо значений, определяемых базовым типом, обнуляемый тип позволяет хранить пустые значения (null). Следовательно, обнуляемый тип имеет такой же диапазон представления чисел и характеристики, как и его базовый тип. Он предоставляет дополнительную возможность обозначить значение, указывающее на то, что переменная данного типа не инициализирована. Обнуляемые типы являются объектами типа System.Nullable<T>, где Т — тип значения, которое не должно быть обнуляемым.

-------------------------------------

ПРИМЕЧАНИЕ

Обнуляемые эквиваленты могут быть только у типов значений.

-------------------------------------