C#中的非安全编程

 

　　介绍

　　这是C/C++程序迷们经常谈论一个话题，同时也是一个复杂、难以理解话题－指针！每次谈到C#，大多数我遇到人都持这样观点－C#中没有指针概念。而实际上，它已经被废除了，取而代之是C#中非安全编程－如何在程序中使用指针。不同于其字面意思是，使用指针编程并没有什么不安全。

　　它如此受关注根本原因是，非安全编程不同于习惯.NET开发规范，而需要编程人员进行明确定本地环境设置(仅适用于本地执行)。本文我将从区别两个最容易被疑惑概念－非安全代码与非受控代码开始讨论非安全编程这个主题。接下来我们将讨论如何编写非安全代码，亦即如何在C#中使用指针。

　　非安全还是非受控？

　　受控代码是指在CLR管理下执行代码。CLR负责了许多幕后工作：

　　　管理对象内存

　　　进行类型验证

　　　垃圾回收

　　说了这些，实际就是要将用户从上述这些工作中解脱出来了，专心于业务实现。用户不再需要直接手工地进行内存操作，因为这些工作已由CLR完成了。

　　另一方面，非受控代码就是在CLR上下文外执行代码了。最好例子就是我们平时使用Win32 DLL，比如kernel32.dll，user32.dll以及安装上我们系统上各种COM组件。如何为它们分配内存、如何释放这些内存、如何实现类型验证？这些工作都需要它们自己来完成。一个典型C++程序中分配一个字符指针语句也是非受控代码另一类例子，因为作为一名编程者，你要负责：

　　　调用内存分配函数
　　　确保类型转换结果正确
　　　确保指针在使用完毕后其内存被释放

　　如果你留心上面解释，所有这些工作都是由CLR来完成以减轻编程者负担。

　　非安全代码是介于受控与非受控代码间一种代码类型

　　非安全代码仍然象受控代码一样是在CLR管理下执行，但在同时它又象非受控代码一样允许你通过指针直接访问内存。因此你获得了两者优点。如果你正在编写写一个.NET应用程序，但同时又希望可以广泛使用Win32 DLL中各种函数－需要使用指针，那么此时非安全代码就是你救星了。

　　我们已经明确了两者区别后，就开始编写实际代码，毫无疑问，这才是最精彩部分，你还在想什么呢？
　　深入非安全代码

　　编写非安全代码需要使用特殊关键字unsafe与fixed。如果你还记得话，有三种指针操作符：

　　*
　　&
　　->

　　任何使用了上述任一指针操作符语句、语句块或者函数都应用unsafe关键字标记为非安全代码，就象这样：

public unsafe void Triple(int *pInt)
{
　*pInt=(*pInt)*3;
}

　　上面这个函数只是将传入参数值扩大了两倍。但是请注意，传入是这个参数指针！因为这个函数使用了"*"操作符直接进行内存操作，因此被标记为 unsafe。

　　但是这里还是有一个问题。回想一下上面讨论，非安全代码也是在CLR管理下受控代码，CLR可以自由地将对象移入内存中。于是一个似是而非原因可能导致内存泄漏。这样做结果是，对于编程者可能在自觉不自觉中使这个变量指针指向内存其他地方。

　　因此假设*pInt指向地址是1001，而CLR内存重定位过程将会引发内存泄漏。pInt之前指向1001，在重定位后其指向数据可能被存储在地址2003处。于是大祸临头了！pInt指向1001处存储数据在经过重定位过程后无效了。这也许就是.NET很少提及指针使用原因吧，你认为呢？

　　固定指针

　　在语句块前输入关键字fixed，将会告诉CLR块内对象不能重定位，这样CLR就不会重定位指针指向数据存储位置。因此在C#中使用指针时，使用关键字fixed将能阻止程序运行时无效指针产生。让我们看看它是如何工作：

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);
　　}
}

　　我们在这段代码里通过一个fixed块，将CData对象数据成员(域)x地址赋给了一个整数型指针p。当fixed块中语句被执行时，这个指针p将一直指向原来那块内存区域，因为CLR已被指示暂时冻结这个变量直到该fixed块执行完毕。一旦fixed块执行完毕，这个对象就又能被CLR重新定位了。

　　以上就是C#中使用指针编程介绍，关键是要说明语句块是　unsafe　并　fixed　。希望能因此提高你对C#中指针使用知识！