c#:Span结构体的使用

2024-05-15 18:18
文章标签 c# 使用 结构 .net netcore span

本文主要是介绍c#:Span结构体的使用,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

环境:

  • window10
  • .net core 3.1
  • vs2019

参考:
《.NET高性能编程 - C#如何安全、高效地玩转任何种类的内存之Span的本质(一)。》
《.NET高性能编程 - C#如何安全、高效地玩转任何种类的内存之Span的秉性特点(二)。》
《span之高性能字符串操作实测》

阅读前先补充基础知识:
《c#:值类型、引用类型、装箱和拆箱、结构体、readonly、ref》

一、为什么出现Span?

在Span出现之前:

  • 截取字符串使用方法:SubString(),但是这个方法会在内存中重新开辟空间并将字符串复制进去;
  • 需要访问数组一部分元素时,我们需要传递数组对象、起始索引、长度,如:stream.Write(new byte[100], 10, 20)

在有了Span之后,我们可以向下面这么用:

// 截取字符串示例,相比直接SubString,这里不再内存中开辟空间,也不拷贝字符串
string str = "一二三四五abcde12345";
var spanStr = str.AsSpan().Slice(10, 5);
var intRes = int.Parse(spanStr);
// 相比 “stream.Write(byteArr, 10, 20);”,我们不用传递起始索引和长度,而是将它作为整体作为入参
FileStream stream = null;
var byteArr = new byte[100];
var spanWrite = byteArr.AsSpan().Slice(10, 20);
stream.Write(spanWrite);

二、Span的概念

MSDN上面的解释是:提供任意内存的连续区域的类型和内存安全表示。

这里我的理解是:用Span封装一块连续内存地址的引用(注意:这块内存有数据类型),这样能避免不必要的数据拷贝。
在这里插入图片描述
正如上面图上所示,Span相当于封装了数组对象,要使用的数组起始索引、数组终止索引(或者是使用长度)。

三、Span可以操作的内存类型

span可以操作的内存类型包括:栈内存、托管堆内存、非托管堆内存等。

public static void Main()
{//托管堆内存var intarr = new int[100];Span<int> spanInt = new Span<int>(intarr);string str = "一二三四五abcde12345";var spanStr = str.AsSpan().Slice(10, 5);var intRes = int.Parse(spanStr);unsafe{// 栈内存byte* stackMem = stackalloc byte[100];Span<byte> span2 = new Span<byte>(stackMem, 100);}unsafe{// 非托管堆内存IntPtr unmanagedHeapMem = IntPtr.Zero;try{unmanagedHeapMem = Marshal.AllocHGlobal(100);Span<byte> span3 = new Span<byte>(unmanagedHeapMem.ToPointer(), 100);}catch{// 因为是非托管内存,所以必须手动释放Marshal.FreeHGlobal(unmanagedHeapMem);}}
}

四、Span应使用的场景

先来观察Span的定义:
在这里插入图片描述
看到 readonly ref,我们应该想到:

  • Span结构体是只读的(即:Span创建后它引用的对象及索引就确定了,不能再修改);

    注意:Span指向的数据是可以修改的。

  • Span结构体只能出现在栈中,不能出现在堆中;

    Span不能实现接口,不能用作类的属性,参考文章:
    《c#:值类型、引用类型、装箱和拆箱、结构体、readonly、ref》

那么,这就说明,Span只能出现在方法的局部变量、非异步(async/await)方法的参数里面。

下面是应用示例:
在这里插入图片描述

五、ReadOnlySpan

其实从上面的示例中也看到了ReadOnlySpan,相比Span,ReadOnlySpan限制了只能访问Span指向的数据。

这篇关于c#:Span结构体的使用的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/992561

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