c# - 为什么看起来这个字符串是按值内联存储在显式布局类或结构中的？

Question

我一直在对 System.Runtime.CompilerServices.Unsafe MSIL 包进行一些极其不安全且略微无用的操作，它允许您使用指针做很多在 C# 中做不到的事情。我创建了一个返回 ref byte 的扩展方法，该字节是对象开始处方法表指针的开始，它允许您在固定语句中使用任何对象，采用指向对象开始的字节指针:

public static unsafe ref byte GetPinnableReference(this object obj)
{
    return ref *(byte*)*(void**)Unsafe.AsPointer(ref obj);
}

然后我决定使用以下代码对其进行测试:

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Pack = 0)]
public class Foo
{
    [FieldOffset(0)]
    public string Name = "THIS IS A STRING";
}

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Pack = 0)]
public struct Bar
{
    [FieldOffset(0)]
    public string Name;
}

然后在方法中

        var foo = new Foo();
        //var foo = new Bar { Name = "THIS IS A STRING" };

        fixed (byte* objPtr = foo)
        {
            char* stringPtr = (char*)(objPtr + (foo is Foo ?  : 12));

            for (var i = 0; i < foo.Name.Length; i++)
            {
                Console.Write(*(stringPtr + i /* Char offset */));
            }

            Console.WriteLine();
        }

        Console.ReadKey();

真正奇怪的是它成功打印了“THIS IS A STRING”？代码是这样工作的:

1. 获取指向对象最开始的字节指针objPtr
2. 加 16 得到实际数据
3. 再添加 16 以通过字符串 header 到达字符串的实际数据
4. 加 4 以跳过字符串的前 4 个字节，即 int _stringLength(作为 Length 属性向我们公开)
5. 将结果解释为字符指针

编辑:重要的一点 - 当将 foo 切换为键入 Bar 时，我只添加了 12 个字节而不是 36 个字节 (36 = 16 + 16 + 4)。为什么它在结构中只有 8 个字节的 header 而不是类中的 32 个？该结构具有较小的 header (我相信没有 syncblk)是有道理的，但是为什么字符串仍然没有 16 字节的 header ？我希望偏移量为 8 + 16 + 4 (28) 而不仅仅是 8 + 4 (12)然而，这种假设存在很大的缺陷。它假定字符串以内联方式存储在 class/struct 中。但是，字符串是引用类型，据我所知，只有对它们的引用存储在对象内部。特别是，我认为引用类型只能放在堆上——因为这个结构是一个局部变量，我认为它在堆栈上。如果不是，代码肯定看起来更像这样来获取 stringPtr

byte** stringRefptr = objPtr + 16;
char* stringPtr = (char*)(*stringRefPtr + 20);

将字符串引用作为 byte**，然后使用它来获取字符。如果字符串内部是 char[](我不确定它是否是)

，这仍然没有意义

那么，当字符串是引用类型时，为什么它会工作并打印字符串，即使它错误地假设字符串是内联存储的？

注意:需要 .NET Core 2.0+ 和 System.Runtime.CompilerServices.Unsafe nuGet 包，以及 C# 7.3+。

Answer 1

因为字符串确实是内联存储的。您假设的问题是字符串不是普通对象，而是作为特殊情况由 CLR 处理(可能出于性能原因)。

至于对象，由于字符串是唯一的成员，这自然是分配内存的最有效方式。尝试在您的字符串成员之后添加更多成员，您的代码将会中断。

这里有一些关于字符串如何存储在 CLR 中的引用资料

https://mattwarren.org/2016/05/31/Strings-and-the-CLR-a-Special-Relationship/

https://codeblog.jonskeet.uk/2011/04/05/of-memory-and-strings/

编辑:我没有检查，但我相信你在偏移量背后的推理是错误的。 36 = 24(对象的大小)+ 8(字符串标题？)+ 4(整数的大小)，而对于结构，24 个字节变为 0，因为它没有标题。