C#编写不安全代码 和应用程序域解决办法
日期：2014-05-20 浏览次数：20831 次
C#编写不安全代码 和应用程序域
这篇文章的原文大家可以在 http://www.codeproject.com/csharp/unsafe_prog.asp 找到，作者是Kumar Gaurav Khanna，我仅仅对原文进行翻译，以下是文章的正文
在运行库的控制下执行的代码称作托管代码。相反，在运行库之外运行的代码称作非托管代码。COM 组件、ActiveX 接口和 Win32 API 函数都是非托管代码的示例。
有一个特别的主题始终吸引着最多的C/C++程序员，并且它总被认为太过复杂和困难而难以理解：指针！
然而，当讨论C#时，我遇见的大多数人都持有一种观点，认为在C#中没有指针的概念（如果允许我补充的话，他们的这种观点还非常牢固）。事实上，C#是“抹掉”了这个概念。尽管如此，C#编程中的不安全代码讨论的全是关于编程中指针方面的内容。并非如它字面上的意思那样，在编程中使用指针并没有什么不安全。
它之所以被这样称作不安全代码，是因为它不同于常规的.NET开发，不安全代码编程对程序员有特别的要求。在这篇文章中，我将先从两个很容易混淆的概念开始讨论，不安全代码及托管代码。然后将讨论如何编写不安全代码，也就是如何在C#中使用指针。
不安全代码 还是 非托管代码？这是一个问题
托管代码是指在CLR运行环境的监控下运行的代码。CLR运行环境将负责处理各种“家务”工作，比如：
#管理对象的内存
#执行类型检查
#进行内存垃圾回收
以上只提到了一部分。用户不用自己处理上面提到的工作。用户不用自己去直接操作内存，因为CLR运行环境将处理这些问题。
另一方面，所谓非托管代码是指在CLR环境以外运行的代码。这个概念最好的例子就是我们传统的WIN 32 DLL例如Kernel32.dll , user32.dll 和 安装在我们系统上的COM组件。如何为其分配内存空间，如何释放内存，怎么（如果需要）进行类型检测这些工作由自己来做。典型的C++编程中内存分配指针指向也是非托管代码的另一例子，因为你作为程序员需要自己来负责处理这些工作：
#调用内存分配函数
#确保生成的正确性
#确保当任务结束时候内存被释放
如果你留意的话,你会发现正如上面所说的那样,这些"家务"工作都由CLR运行环境处理,从而将程序员从这些繁重的工作中解放出来.
不安全代码是托管代码与非托管代码之间的纽带
不安全代码在CLR托管环境的监管下运行,就像托管代码那样,但允许你通过使用指针直接访问内存,就像非托管代码中的做法那样.这样,你同时获得了两个世界里最好的东西.你也许要写的程序需要使用传统WIN 32 DLL中的函数,这些函数需要使用指针.这个时候就轮到不安全代码来帮助你了.
现在,我们已经讨论了区别,让我们开始编码吧...毫无疑问,这是最棒的部分,你认为呢?
不安全代码内部
编写不安全代码需要使用两个特殊的关键字:unsafe 和 fixed .我们回忆会知道,总共由3种指针的操作运算:
*
&
->
在任意的语句,代码段,或函数中使用上面的的指针操作运算符,通过使用unsafe 关键字标识为不安全代码,如下面的例子所示:
public unsafe void Triple(int *pInt)
{
*pInt=(*pInt)*3;
}
上面的函数做的事情是将变量的值乘以3然后再对其赋值.值得注意的是包含需要乘以3的变量的地址的在函数中的使用.函数完成其工作.因为函数使用了"*"指针运算符,因此函数被标记为不安全代码,内存被直接的操作.
但是,还有一个问题.回忆我们之前的讨论,不安全代码是托管代码,因此将在CLR托管环境的监管下运行.现在,CLR运行环境可以有权利移动内存中的对象.这是一个可以减少内存碎片的原因.但这样的操作,对程序员来说是不知道的,是对程序员透明的,被指针指向的变量的内存可能被重现安排倒另外的内存位置.(这是由CLR完成的)
因此,如果 *pInt指向的变量的原始地址是1001 , CLR执行了一些内存重新安排以便减少内存碎片后,该变量的地址之前为1001 , 在重新进行内存安排后可能存储在内存中地址为2003的位置.这会是一个大灾难 , 因为指针指向的1001地址什么都没有了,指针变成了无效的.可能这是在.NET下指针使用被弱化的一个原因.你怎么认为呢?
使用固定指针
我们马上来讨论fixed关键字.当在一段代码中使用该关键字时,就告诉了CLR不用去动内存中的那些"问题"对象,它就不会去动它们了.这样,当在C#中使用指针时,使用fixed关键字就很好的避免了在运行时指针无效的问题.让我们来看看它是怎么做的:
using System;
class CData
{
public int x;
}
class CProgram
{
unsafe static void SetVal(int *pInt)
{
*pInt=1979;
}
public unsafe static void Main()
{
CData d = new CData();
Console.WriteLine("Previous value: {0}", d.x);
fixed(int *p=&d.x)
{
SetVal(p);
}
Console.WriteLine("New value: {0}", d.x);
}
}
我们在这里做了这些事情,在"固定"代码段,将CData类的x域的地址赋值给了整形变量指针p.现在,因为CLR被告知当"固定"代码段执行过程中不允许CLR移动其位置,当"固定"代码段的语句在执行时,指针所指向的变量在内存中的位置将不会改变,内存中的变量将不会被CLR重新部署内存位置.
这就是在C#中指针的使用.确保该函数是用unsafe标注的,确保被指向的对象用fixed标注,你也就已经有了在C#中使用指针的能力!
源文档 <http://blog.csdn.net/gamer_gerald/archive/2007/02/19/1511866.aspx>
编写不安全代码
MSDN:"尽管实际上对 C 或 C++ 中的每种指针类型构造，C# 都设置了与之对应的引用类型，但仍然会有一些场合需要访问指针类型。例如，当需要与基础操作系统进行交互、访问内存映射设备，或实现一些以时间为关键的算法时，若没有访问指针的手段，就不可能或者至少很难完成。为了满足这样的需求，C# 提供了编写不安全代码的能力。
在不安全代码中，可以声明和操作指针，可以在指针和整型之间执行转换，还可以获取变量的地址，等等。在某种意义上，编写不安全代码很像在 C# 程序中编写 C 代码。"
不安全代码必须用修饰符 unsafe 明确地标记。
这里所谓的编写"不安全代码",就是要跳出.net CLR的限制,自己进行地址分配和垃圾回收.在C++里面,我们定义一个简单的指针,至少要做三件事,1.给他分配内存,2.保证类型转换正确3将内存空间释放,而在.net环境里,CLR将程序员从这些事情里解放出来,用户不再需要直接手工地进行内存操作。但是有时候,比如调用windows底层函数,或是效率上的原因使我们需要自己去操作地址空间,本文主要是说明在c#里面指针的用法.
指针的使用、操作内存
1.& 和 *
这篇文章的原文大家可以在 http://www.codeproject.com/csharp/unsafe_prog.asp 找到，作者是Kumar Gaurav Khanna，我仅仅对原文进行翻译，以下是文章的正文
在运行库的控制下执行的代码称作托管代码。相反，在运行库之外运行的代码称作非托管代码。COM 组件、ActiveX 接口和 Win32 API 函数都是非托管代码的示例。
有一个特别的主题始终吸引着最多的C/C++程序员，并且它总被认为太过复杂和困难而难以理解：指针！
然而，当讨论C#时，我遇见的大多数人都持有一种观点，认为在C#中没有指针的概念（如果允许我补充的话，他们的这种观点还非常牢固）。事实上，C#是“抹掉”了这个概念。尽管如此，C#编程中的不安全代码讨论的全是关于编程中指针方面的内容。并非如它字面上的意思那样，在编程中使用指针并没有什么不安全。
它之所以被这样称作不安全代码，是因为它不同于常规的.NET开发，不安全代码编程对程序员有特别的要求。在这篇文章中，我将先从两个很容易混淆的概念开始讨论，不安全代码及托管代码。然后将讨论如何编写不安全代码，也就是如何在C#中使用指针。
不安全代码 还是 非托管代码？这是一个问题
托管代码是指在CLR运行环境的监控下运行的代码。CLR运行环境将负责处理各种“家务”工作，比如：
#管理对象的内存
#执行类型检查
#进行内存垃圾回收
以上只提到了一部分。用户不用自己处理上面提到的工作。用户不用自己去直接操作内存，因为CLR运行环境将处理这些问题。
另一方面，所谓非托管代码是指在CLR环境以外运行的代码。这个概念最好的例子就是我们传统的WIN 32 DLL例如Kernel32.dll , user32.dll 和 安装在我们系统上的COM组件。如何为其分配内存空间，如何释放内存，怎么（如果需要）进行类型检测这些工作由自己来做。典型的C++编程中内存分配指针指向也是非托管代码的另一例子，因为你作为程序员需要自己来负责处理这些工作：
#调用内存分配函数
#确保生成的正确性
#确保当任务结束时候内存被释放
如果你留意的话,你会发现正如上面所说的那样,这些"家务"工作都由CLR运行环境处理,从而将程序员从这些繁重的工作中解放出来.
不安全代码是托管代码与非托管代码之间的纽带
不安全代码在CLR托管环境的监管下运行,就像托管代码那样,但允许你通过使用指针直接访问内存,就像非托管代码中的做法那样.这样,你同时获得了两个世界里最好的东西.你也许要写的程序需要使用传统WIN 32 DLL中的函数,这些函数需要使用指针.这个时候就轮到不安全代码来帮助你了.
现在,我们已经讨论了区别,让我们开始编码吧...毫无疑问,这是最棒的部分,你认为呢?
不安全代码内部
编写不安全代码需要使用两个特殊的关键字:unsafe 和 fixed .我们回忆会知道,总共由3种指针的操作运算:
*
&
->
在任意的语句,代码段,或函数中使用上面的的指针操作运算符,通过使用unsafe 关键字标识为不安全代码,如下面的例子所示:
public unsafe void Triple(int *pInt)
{
*pInt=(*pInt)*3;
}
上面的函数做的事情是将变量的值乘以3然后再对其赋值.值得注意的是包含需要乘以3的变量的地址的在函数中的使用.函数完成其工作.因为函数使用了"*"指针运算符,因此函数被标记为不安全代码,内存被直接的操作.
但是,还有一个问题.回忆我们之前的讨论,不安全代码是托管代码,因此将在CLR托管环境的监管下运行.现在,CLR运行环境可以有权利移动内存中的对象.这是一个可以减少内存碎片的原因.但这样的操作,对程序员来说是不知道的,是对程序员透明的,被指针指向的变量的内存可能被重现安排倒另外的内存位置.(这是由CLR完成的)
因此,如果 *pInt指向的变量的原始地址是1001 , CLR执行了一些内存重新安排以便减少内存碎片后,该变量的地址之前为1001 , 在重新进行内存安排后可能存储在内存中地址为2003的位置.这会是一个大灾难 , 因为指针指向的1001地址什么都没有了,指针变成了无效的.可能这是在.NET下指针使用被弱化的一个原因.你怎么认为呢?
使用固定指针
我们马上来讨论fixed关键字.当在一段代码中使用该关键字时,就告诉了CLR不用去动内存中的那些"问题"对象,它就不会去动它们了.这样,当在C#中使用指针时,使用fixed关键字就很好的避免了在运行时指针无效的问题.让我们来看看它是怎么做的:
using System;
class CData
{
public int x;
}
class CProgram
{
unsafe static void SetVal(int *pInt)
{
*pInt=1979;
}
public unsafe static void Main()
{
CData d = new CData();
Console.WriteLine("Previous value: {0}", d.x);
fixed(int *p=&d.x)
{
SetVal(p);
}
Console.WriteLine("New value: {0}", d.x);
}
}
我们在这里做了这些事情,在"固定"代码段,将CData类的x域的地址赋值给了整形变量指针p.现在,因为CLR被告知当"固定"代码段执行过程中不允许CLR移动其位置,当"固定"代码段的语句在执行时,指针所指向的变量在内存中的位置将不会改变,内存中的变量将不会被CLR重新部署内存位置.
这就是在C#中指针的使用.确保该函数是用unsafe标注的,确保被指向的对象用fixed标注,你也就已经有了在C#中使用指针的能力!
源文档 <http://blog.csdn.net/gamer_gerald/archive/2007/02/19/1511866.aspx>
编写不安全代码
MSDN:"尽管实际上对 C 或 C++ 中的每种指针类型构造，C# 都设置了与之对应的引用类型，但仍然会有一些场合需要访问指针类型。例如，当需要与基础操作系统进行交互、访问内存映射设备，或实现一些以时间为关键的算法时，若没有访问指针的手段，就不可能或者至少很难完成。为了满足这样的需求，C# 提供了编写不安全代码的能力。
在不安全代码中，可以声明和操作指针，可以在指针和整型之间执行转换，还可以获取变量的地址，等等。在某种意义上，编写不安全代码很像在 C# 程序中编写 C 代码。"
不安全代码必须用修饰符 unsafe 明确地标记。
这里所谓的编写"不安全代码",就是要跳出.net CLR的限制,自己进行地址分配和垃圾回收.在C++里面,我们定义一个简单的指针,至少要做三件事,1.给他分配内存,2.保证类型转换正确3将内存空间释放,而在.net环境里,CLR将程序员从这些事情里解放出来,用户不再需要直接手工地进行内存操作。但是有时候,比如调用windows底层函数,或是效率上的原因使我们需要自己去操作地址空间,本文主要是说明在c#里面指针的用法.
指针的使用、操作内存
1.& 和 *
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