c# - 了解 C# 中的 GCHandle.Alloc 固定

Question

我无意中发现了一些对我来说没有意义的东西。我的问题在代码注释和下面:

[SecurityPermission(SecurityAction.Demand, UnmanagedCode = true)]
[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Size = 4096)]
public unsafe struct BufItems
{
    public fixed byte Buffer[4096];
}

public class Wrapper
{
    public BufItems Items;
    public int Id;
}

private unsafe void button10_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Wrapper wrap = new Wrapper();
    wrap.Id = 123;

    fixed(BufItems* ptr = &wrap.Items)
    {
        ptr->Buffer[0] = 99;      // works fine
    }

    // fixed (Wrapper w = wrap)   { /* not possible */ };
    // fixed (Wrapper* w = &wrap) { /* not possible */ };

    // how come I can pin the object this way?
    GCHandle h = GCHandle.Alloc(wrap, GCHandleType.Pinned);

    // what exactly is p pointing to? Wrapper cannot have a pointer.
    IntPtr p = h.AddrOfPinnedObject();
}

我的另一个问题是:我假设字段 BufItems Items被创建为一个对象(因此是可固定的)，而不是 wrap 的一部分类对象实例化，对吧？否则固定将无济于事，因为 wrap可以由 GC 移动。但是，它是一个结构体，我认为在这种情况下结构体是“嵌入的”。这里究竟发生了什么？

Answer 1

让我们逐行解决您的问题:

fixed (Wrapper w = wrap)   { /* not possible */ };

fixed只允许声明一个指针变量。但是请注意，固定( fixed 语句所做的)在引用类型上是可能的，但不是那么有用，因此在 C# 中没有任何东西可以使用它。

fixed (Wrapper* w = &wrap) { /* not possible */ };

包装器是一种引用类型。允许您获得指向包含对它的引用的变量的指针，反过来又会允许您访问对象的实际地址，并严重地弄乱它。您可以将指针转换为 object*然后将任何对象存储在变量中，破坏类型安全。

// how come I can pin the object this way?
GCHandle h = GCHandle.Alloc(wrap, GCHandleType.Pinned);

正如我已经说过的，实例固定在 .NET 中是可能的，但在 C# 中在语法上是不可能的。您可以使用此方法固定任何 blittable 类型(无引用字段)。固定对象保证它在堆上的位置不会改变。

// what exactly is p pointing to? Wrapper cannot have a pointer.
IntPtr p = h.AddrOfPinnedObject();

也许最好用这段代码来说明它:

int[] arr = new int[10];
fixed(int* p = arr) { ... }
fixed(int* p = &arr[0]) { ... }

这两行被编译为完全相同的 CIL(为了性能)，但第一行也可以通过使用 GCHandle 的方式实现。 AddrOfPinnedObject 返回指向对象中第一个字段的指针，与 fixed(BufItems* ptr = &wrap.Items) 相同.

BufItems 是值类型，因此 Items 字段不包含引用，而是实际的固定数组，以及它后面的 int。