返回类型参数的不安全指针

Question

返回类型参数的不安全指针

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我正在尝试定义一个属性，该属性返回指向泛型类型参数的指针，如下所示：

public class MemWrapper<T> where T: struct
{
    readonly IntPtr pointerToUnmanagedHeapMem;

    // ... do some memory management also ...

    public unsafe T* Ptr
    {
        get {return (T*)(pointerToUnmanagedHeapMem);}
    }
}

编译器报错，指针不能声明为托管类型 T 或获取其地址或大小 (CS0208)。奇怪的是，如果我手动用具体的结构替换泛型类型参数，则不会出现以上问题。

public class MyStructMemWrapper
{
    readonly IntPtr pointerToUnmanagedHeapMem;

    // ... do some memory management also ...

    public unsafe MyStruct* Ptr
    {
        get {return (MyStruct*)(pointerToUnmanagedHeapMem);}
    }
}

一切都编译得很好。但是，我将不得不为我使用的每个结构创建一个专门的包装器版本。那么，通用型为什么还要关心它转换的不安全指针类型呢？

背景信息：我正在使用本地dll，该dll调用我的c#回调函数并传递给它我的最通用用户数据结构作为指针（更精确地说：伪装成IntPtr）。为了能够传递GC稳定的指针，我在非托管堆上分配了我的用户数据结构。因此，最后我必须确保内存被释放。

由于这当然超出了忠实的c#程序员所能承受的范围，所以我正在创建一个包装器类（围绕堆分配和结构指针的使用），尽可能地与丑陋的东西隔离开来。为了尽可能轻松地为非托管堆上的结构分配值，我想定义上述属性。

public struct MyStruct {public double x;}

// ...

MemWrapper<MyStruct> m = new MemWrapper<MyStruct>();

unsafe
{
    // ideally I would like to get rid of the whole 
    // bloody unsafe block and directly write m.x = 1.0
    m.Ptr->x = 1.0;
}

当然，使用unsafe属性只是一个轻微的便利改进（比直接返回不明确的IntPtr并从外部将其转换为不安全指针），因此可能不值得一试所有成本。但既然问题已经摆在桌面上，我想了解一下。

编辑：看起来问题是我假设结构仅由值类型组成，这使我能够确定其大小并在堆上分配它。在专门的版本中，结构的组成确实为编译器所知。

但是，在泛型版本中，结构也可以由引用类型（即托管类型）组成，尽管由于上述原因，我永远不会这样做。除非我能编写一个泛型约束，例如“where T：struct由值类型组成”，否则我似乎很倒霉...

- oliver

2

你将无法这样做。文档非常明确，"不允许声明指向托管类型的指针"。但是你可以尝试使用限制条件void Foo<T>(T bar) where T : struct来创建一个方法。 - FCin

@FCin 但是 public unsafe MyStruct* Ptr 的声明已经被成功编译。 - Alexey Klipilin

@FCin，现在看起来很清楚。 - Alexey Klipilin

@Alexey: 我担心当dll使用先前注册的MyStruct实例回调时，我传递MyStruct的堆栈上下文可能不再存在。所以这不是一个选择，更不用说我完全不知道如何做了。 - oliver

2

你需要做的是确保 T 是 1. 值类型 (其中 T : struct) 2. T 没有任何引用类型字段 (无法限制)。 - FCin

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1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Marc Gravell · Accepted Answer

泛型和指针并不搭配，但这正是“ref return”的完美应用：

public class MemWrapper<T> where T : struct
{
    readonly IntPtr pointerToUnmanagedHeapMem;

    // ... do some memory management also ...

    public unsafe ref T Ptr
    {
        get { return ref Unsafe.AsRef<T>(pointerToUnmanagedHeapMem.ToPointer()); }
    }
}

指针的另一种语法：Ptr

public unsafe ref T Ptr => ref Unsafe.AsRef<T>(pointerToUnmanagedHeapMem.ToPointer());

请注意，这需要较新版本的Unsafe支持；此处我使用的是：

<PackageReference Include="System.Runtime.CompilerServices.Unsafe" Version="4.4.0" />

请注意，现在在消费代码中不需要使用unsafe关键字 - 只需要涉及pointerToUnmanagedHeapMem的一个属性即可。

消费代码：

var wrapper = ... // some MemWrapper<T>
ref Foo foo = ref wrapper.Ptr;
Console.WriteLine(foo.SomeProperty); // not foo->SomeProperty
SomeInnerMethod(ref foo); // pass down to other ref Foo methods

没有非托管指针；现在，代码在.Ptr以外是完全“安全”的。

注意：如果你需要讨论多个连续的项目：Span<T>/Memory<T>是很好的选择。