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C#中的非安全編程

2013-11-13 09:44:49  來源: .NET編程 
 

  介紹

  這是C/C++程序迷們經常談論的一個話題同時也是一個復雜的難以理解的話題-指針!每次談到C#大多數我遇到的人都持這樣的觀點-C#中沒有指針的概念而實際上它已經被廢除了取而代之的是C#中的非安全編程-如何在程序中使用指針不同於其字面意思的是使用指針編程並沒有什麼不安全的

  它如此受關注的根本原因是非安全編程不同於習慣的NET開發規范而需要編程人員進行明確定本地環境設置(僅適用於本地執行)本文我將從區別兩個最容易被疑惑的概念-非安全代碼與非受控代碼開始討論非安全編程這個主題接下來我們將討論如何編寫非安全代碼亦即如何在C#中使用指針

  非安全還是非受控?

  受控代碼是指在CLR管理下執行的代碼CLR負責了許多幕後的工作

  管理對象的內存

  進行類型驗證

  垃圾回收

  說了這些實際就是要將用戶從上述的這些工作中解脫出來了專心於業務實現用戶不再需要直接手工地進行內存操作因為這些工作已由CLR完成了

  另一方面非受控代碼就是在CLR上下文外執行的代碼了最好的例子就是我們平時使用的Win DLL比如kerneldlluserdll以及安裝上我們系統上的各種COM組件如何為它們分配內存如何釋放這些內存如何實現類型驗證?這些工作都需要它們自己來完成一個典型的C++程序中分配一個字符指針的語句也是非受控代碼的另一類例子因為作為一名編程者你要負責

  調用內存分配函數
   確保類型轉換的結果正確
   確保指針在使用完畢後其內存被釋放

  如果你留心上面的解釋所有這些工作都是由CLR來完成以減輕編程者的負擔

  非安全代碼是介於受控與非受控代碼間的一種代碼類型

  非安全代碼仍然象受控代碼一樣是在CLR的管理下執行的但在同時它又象非受控代碼一樣允許你通過指針直接訪問內存因此你獲得了兩者的優點如果你正在編寫寫一個NET應用程序但同時又希望可以廣泛使用Win DLL中的各種函數-需要使用指針的那麼此時非安全代碼就是你的救星了

  我們已經明確了兩者的區別後就開始編寫實際的代碼毫無疑問這才是最精彩的部分你還在想什麼呢?
  深入非安全代碼

  編寫非安全代碼需要使用特殊的關鍵字unsafe與fixed如果你還記得的話有三種指針操作符

  *
  &
  >

  任何使用了上述任一指針操作符的語句語句塊或者函數都應用unsafe關鍵字標記為非安全代碼就象這樣

  public unsafe void Triple(int *pInt)
{
 *pInt=(*pInt)*;
}

  上面這個函數只是將傳入的參數的值擴大了兩倍但是請注意傳入的是這個參數的指針!因為這個函數使用了*操作符直接進行內存操作因此被標記為 unsafe

  但是這裡還是有一個問題回想一下上面的討論非安全代碼也是在CLR管理下的受控代碼CLR可以自由地將對象移入內存中於是一個似是而非的原因可能導致內存洩漏這樣做的結果是對於編程者可能在自覺不自覺中使這個變量的指針指向內存的其他地方

  因此假設*pInt指向的地址是而CLR的內存重定位過程將會引發內存洩漏pInt之前指向在重定位後其指向的數據可能被存儲在地址於是大禍臨頭了!pInt指向的處存儲的數據在經過重定位過程後無效了這也許就是NET很少提及指針的使用的原因吧你認為呢?

  固定指針

  在語句塊前輸入關鍵字fixed將會告訴CLR塊內的對象不能重定位這樣CLR就不會重定位指針指向的數據存儲位置因此在C#中使用指針時使用關鍵字fixed將能阻止程序運行時無效指針的產生讓我們看看它是如何工作的

  using System;
class CData
{
  public int x;
}

  class CProgram
{
  unsafe static void SetVal(int *pInt)
  {
    *pInt=;
  }
  
  public unsafe static void Main()
  {
    CData d = new CData();
    
    ConsoleWriteLine(Previous value: {} dx);
    
    fixed(int *p=&dx)
    {
      SetVal(p);
    }
    
    ConsoleWriteLine(New value: {} dx);
  }
}

  我們在這段代碼裡通過一個fixed塊將CData對象數據成員(域)x的地址賦給了一個整數型指針p當fixed塊中的語句被執行時這個指針p將一直指向原來的那塊內存區域因為CLR已被指示暫時凍結這個變量直到該fixed塊執行完畢一旦fixed塊執行完畢這個對象就又能被CLR重新定位了

  以上就是C#中使用指針編程的介紹關鍵是要說明語句塊是 unsafe 並 fixed 的希望能因此提高你對C#中指針使用的知識!


From:http://tw.wingwit.com/Article/program/net/201311/11476.html
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