固定大小的缓冲区不能直接从“this”对象中使用。

Question

我使用了一种结构来表示纯数据。其中一个字段是固定大小的缓冲区，如下所示。

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack=2)]
unsafe struct ImageDosHeader
{
    ...
    private fixed ushort _e_res[4];
    ...

    [Description("Reserved")]
    [DisplayName("e_res[0]")]
    public ushort e_res_0 { get { ... } set { ... } }

    ...
}

在get/set函数中，我尝试做了以下操作，但是出现了“编译器错误CS1666：您不能使用包含在未固定表达式中的固定大小缓冲区。请尝试使用fixed语句。”

return this._e_res[0];

然而，以下工作：

fixed (ImageDosHeader* p = &this)
    return p->_e_res[0];

ImageDosHeader local = this;
return local._e_res[0];

我可以轻松地使用解决方法，但是我想知道为什么直接从这个固定大小的缓冲区访问是非法的。或者这是一个我应该报告的错误吗？

我正在使用.NET 2.0。

- coderforlife

Answer 1

这是因为底层IL指令的缘故。

程序执行以下指令序列以获取所需元素：

1. 将地址加载到堆栈。
2. 将偏移量加载到堆栈。
3. 将它们相加。
4. 读取该内存地址处的值。

如果对象在堆中并且在第4步之前由于垃圾回收而移动，则从第1步加载的地址将不再有效。为了防止这种情况发生，您需要先将对象固定到内存中。

（通过“this”指针访问结构的事实意味着您不知道结构体是在堆上还是在栈上，因此必须对其进行固定以防万一它位于堆中。）

第二个示例可行是因为它将结构体复制到堆栈中，因此副本永远不会移动，因此地址始终有效。

为什么其他类型的字段没有同样的问题？因为它们的偏移量在编译时就已经确定了，而数组索引在运行时才知道，因此JIT可以生成始终正确访问字段的代码。

- user541686

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谢谢！由于您对第二种方法（复制到本地变量）的评论，我意识到该方法根本无法用于“set”方法。 - coderforlife

Answer 2

从不同的角度来看待fixed关键字会改变其语义，这相当令人困惑。在C# 2.0中，fixed关键字最初的目的是将一个可复制的内存固定在一个位置上，它与字段声明一起使用以表示“数组恰好有N个元素”，因此是固定大小的，而不是固定在内存中。

我建议在字段声明中摒弃fixed关键字，只需使用：

[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 4)] private ushort[] _e_res;

这样做，结构体仍然是可平置的，并且不难处理。

- arul

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不要尝试获取结构的地址。 ;) - user541686

关键是一开始不要获取结构体的地址，因为这并不需要。这段代码允许 OP 调用：return this._e_res[0]; 同时保留可平坦化语义。如果您明确需要地址，只需使用 GCHandle 的用途即可。 - arul

@arul：是的，如果你只是在处理单个结构体，那么你不需要地址。但是，如果你正在处理一个结构体数组，使用.NET数组之前最好三思而后行。 :) （另外，GCHandle在这里也不是一个好主意——它会执行装箱操作。） - user541686

你在这里犯了错误。ushort是可平坦化类型，因此，该类型的任何一维数组也隐式地可平坦化。此外，如果该类型是可平坦化的，则在编组期间它会被固定而不是复制。 - arul

@arul：数组本身确实是可平坦化的，但结构体不行。 - user541686