Язык программирования C#9 и платформа .NET5 - Троелсен Эндрю

static unsafe void UsePointerToPoint()

{

  // Доступ к членам через указатель.

  Point;

  Point* p = &point;

  p->x = 100;

  p->y = 200;

  Console.WriteLine(p->ToString());

  // Доступ к членам через разыменованный указатель.

  Point point2;

  Point* p2 = &point2;

  (*p2).x = 100;

  (*p2).y = 200;

  Console.WriteLine((*p2).ToString());

}

Ключевое слово stackalloc

В небезопасном контексте может возникнуть необходимость в объявлении локальной переменной, для которой память выделяется непосредственно в стеке вызовов (и потому она не обрабатывается сборщиком мусора .NET Core). Для этого в языке C# предусмотрено ключевое слово stackalloc, которое является эквивалентом функции _аllоса библиотеки времени выполнения С. Вот простой пример:

static unsafe string UnsafeStackAlloc()

{

  char* p = stackalloc char[52];

  for (int k = 0; k < 52; k++)

  {

    p[k] = (char)(k + 65)k;

  }

  return new string(p);

} 

Закрепление типа посредством ключевого слова fixed

В предыдущем примере вы видели, что выделение фрагмента памяти внутри небезопасного контекста может делаться с помощью ключевого слова stackalloc. Из-за природы операции stackalloc выделенная память очищается, как только выделяющий ее метод возвращает управление (т.к. память распределена в стеке). Однако рассмотрим более сложный пример. Во время исследования операции -> создавался тип значения по имени Point. Как и все типы значений, выделяемая его экземплярам память исчезает из стека по окончании выполнения. Предположим, что тип Point взамен определен как ссылочный:

class PointRef // <= Renamed and retyped.

{

  public int x;

  public int y;

  public override string ToString() => $"({x}, {y})";

}

Как вам известно, если в вызывающем коде объявляется переменная типа Point, то память для нее выделяется в куче, поддерживающей сборку мусора. И тут возникает животрепещущий вопрос: а что если небезопасный контекст пожелает взаимодействовать с этим объектом (или любым другим объектом из кучи)? Учитывая, что сборка мусора может произойти в любое время, вы только вообразите, какие проблемы возникнут при обращении к членам Point именно в тот момент, когда происходит реорганизация кучи! Теоретически может случиться так, что небезопасный контекст попытается взаимодействовать с членом, который больше не доступен или был перемещен в другое место кучи после ее очистки с учетом поколений (что является очевидной проблемой).

(window.adrunTag = window.adrunTag || []).push({v: 1, el: 'adrun-4-390', c: 4, b: 390})

Для фиксации переменной ссылочного типа в памяти из небезопасного контекста язык C# предлагает ключевое слово fixed. Оператор fixed устанавливает указатель на управляемый тип и "закрепляет" такую переменную на время выполнения кода. Без fixed от указателей на управляемые переменные было бы мало толку, поскольку сборщик мусора может перемещать переменные в памяти непредсказуемым образом. (На самом деле компилятор C# даже не позволит установить указатель на управляемую переменную, если оператор fixed отсутствует.)

Таким образом, если вы создали объект Point и хотите взаимодействовать с его членами, тогда должны написать следующий код (либо иначе получить ошибку на этапе компиляции):

unsafe static void UseAndPinPoint()

{

  PointRef pt = new PointRef

  {

    x = 5,

    y = 6

  };

  // Закрепить указатель pt на месте, чтобы он не мог

  // быть перемещен или уничтожен сборщиком мусора.

  fixed (int* p = &pt.x)

  {

    // Использовать здесь переменную int*!

  }

  // Указатель pt теперь не закреплен и готов

  // к сборке мусора после завершения метода.

  Console.WriteLine ("Point is: {0}", pt);

}

Выражаясь кратко, ключевое слово fixed позволяет строить оператор, который фиксирует ссылочную переменную в памяти, чтобы ее адрес оставался постоянным на протяжении работы оператора (или блока операторов). Каждый раз, когда вы взаимодействуете со ссылочным типом из контекста небезопасного кода, закрепление ссылки обязательно. 

Ключевое слово sizeof

Последнее ключевое слово С#, связанное с небезопасным кодом — sizeof. Как и в C++, ключевое слово sizeof в C# используется для получения размера в байтах встроенного типа данных, но не специального типа, разве только в небезопасном контексте. Например, показанный ниже метод не нуждается в объявлении "небезопасным", т.к. все аргументы ключевого слова sizeof относятся к встроенным типам:

static void UseSizeOfOperator()

{

  Console.WriteLine("The size of short is {0}.", sizeof(short));