Создание указателей в C#

Привет всем, в данной статье я приведу несколько способов создания указателей в C#.

Указатели необходимы к примеру ,для взаимодействия с библиотеками, использующими ручное выделение/удаление блоков памяти.

Первым из них является stackalloc.

Выражение stackalloc выделяет блок памяти в стеке. Выделенный в стеке блок памяти, который создает этот метод, автоматически удаляется по завершении выполнения метода. Вы не можете явным образом освободить память, выделенную stackalloc. Выделенный в стеке блок памяти не подвергается сборке мусора

Ниже приведу фрагмент кода, создающего указатель с помощью stackalloc.

private static void Malloc(int Length)
        {
            unsafe
            {
                bool* n = stackalloc bool[Length];
            }
        }

Однако, стоит отметить, что выделение памяти имеет ограничение.

Так, попытка выделения в 64битном приложение , массива bool длиной 5 мегабайт (5 242 880 байт), создала StackOverflowExection .

В специфекации stackalloc ,отсутствует максимальный объем выделяемой памяти, но говорится следующее :

Объем доступной памяти в стеке ограничен. При выделении слишком большого объема памяти в стеке возникает исключение StackOverflowException. 

…

Поскольку объем доступной памяти на стеке зависит от среды, в которой выполняется код, при определении фактического предельного значения следует использовать консервативное значение. Старайтесь не использовать stackalloc в циклах. Выделяйте блок памяти за пределами цикла и используйте его повторно внутри цикла.

В целом, stackalloc , полезен для ситуаций , когда не требуется выделять большой блок памяти.

Следующим способом создания указателя , является fixed .

Оператор fixed задает указатель на управляемую переменную и "закрепляет" эту переменную во время выполнения оператора. Указатели на перемещаемые управляемые переменные полезны только в контексте fixed. Без контекста fixed при сборке мусора эти переменные могут переноситься непредсказуемым образом. Компилятор C# позволяет присвоить указатель только управляемой переменной в операторе fixed.

Оператор fixed не позволяет сборщику мусора переносить перемещаемую переменную. Оператор fixed допускается только в небезопасном контексте. Можно также использовать ключевое слово fixed для создания буферов фиксированного размера.

Ниже приведу фрагмент кода , использующего оператор fixed для создания указателя :

static void Copy(int[]m,out int[]n,int offset,int Length)
        {
            n = new int[Math.Min(m.Length - offset, Length)];
            unsafe
            {
                fixed(int* _m = m, _n = n)
                {

                   
                    Copy(_m, _n, offset, n.Length);
                }
            }
        }
        static unsafe void Copy(int *_inp,int *_out,int offset,int Length)
        {
            Parallel.For(0, Length, r => {
                _out[r] = _inp[r + offset];
            });
        }

Сразу отмечу, что к указателю , созданному в блоке fixed, нельзя получить доступ из Parallel.For. Также, указатель созданный в блоке fixed, нельзя приравнивать к другому указателю. Если указатели относятся к 1 типу данных, их можно поместить в 1 оператор fixed.

Ещё одним способом создания указателя является библиотечный класс Marshal. Данный класс находится в пространстве имен System.Runtime.InteropServices.

Предоставляет коллекцию методов для выделения неуправляемой памяти, копирования блоков неуправляемой памяти и преобразования управляемых типов в неуправляемые, а также прочих разнообразных методов, используемых при взаимодействии с неуправляемым кодом.

В данном классе присутствуют 2 метода, позволяющих выделять память под указатели.

В случае использования AllocHGlobal и AllcCoTaskMem выделенную память необходимо очистить с помощью методов FreeHGlobal и FreeCoTaskMem соответственно. AllocHGlobal способен выделить до 2 гигабайт памяти, AllcCoTaskMem в отличии от него, способен работать и с большим объемом.

Всем спасибо за внимание.