对于.Net中C#指针的研究

      在C/C++中，对于指针的使用是很普遍的，可以这么说，如果没有指针的运用，都不知道程序如何来写。在.Net中，同样也是可以使用指针的，不过必须通过开启不安全的代码来使用。在默认情况下，新建的项目是不允许使用不安全的代码，这样，就必须通过设置项目来开启使用，通过设置项目“属性”的“生成”来达到：

勾选“允许不安全代码”的选项就OK了。

 

1、unsafe

要使用指针，还不必须在你的方法体或者是某个作用域中添加unsafe关键字，如：

unsafe static void Main(string[] args) 
{ 

// 不安全代码编写

}

或者：

unsafe
{

// 不安全代码编写

}

 

2、stackalloc

      关键字stackalloc是用于申请栈内存。stackalloc类似于C库中的_alloca。通过使用stackalloc可以自动启用CLR中的缓冲区溢出检测功能。当函数执行完毕后，内存会被自动回收。

      使用它的目的通过它来实现对栈内存的使用，从而减少对堆的使用，减少系统开销。

如下参考程序：

int* array = stackalloc int[10]; 
for (int index = 0; index < 10; index++) 
{ 
    array[index] = index; 
} 
for (int index = 0; index < 10; index++) 
{ 
    Console.WriteLine(array[index].ToString()); 
} 

代替了程序：int[] array = new int[10];  等同于System.Array的数据存在堆中，这里通过指针的方式减少系统的开销。

 

3、IntPtr 和 ref

IntPtr是.Net提供的托管指针，ref是C#语言中的关键字，和IntPtr没有关系，尽管它们使用起来很类似。区别在于，使用ref可以引用Class，共同点它们都可以引用值类型，包括Struct结构体等等。

 

接着，编写一个Struct结构体：

    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]  
    public struct ST_TERMPARA 
    { 
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 6)] 
        public byte[] szAcqID_n_9F01;                /**<(TERM)收单行标识*/    
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 5)] 
        public byte[] szAddTermCap_b_9F40;        /**<(TERM)附加终端性能*/    
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 2)] 
        public byte[] szMerCateCode_n_9F15;        /**<(TERM)商户分类码*/ 
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 15)] 
        public byte[] szMerID_ans_9F16;            /**<(TERM)商户标识*/ 
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 40)] 
        public byte[] szMerNameLoc_ans;            /**<(TERM)商户名称和位置*/ 
        public byte cMessageType_n;                /**<(TERM)报文类别*/ 
        public byte cEntryMode_n_9F39;                /**<(TERM)销售点（POS）输入方式*/ 
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 3)] 
        public byte[] szTermCap_b_9F33;            /**<(TERM)终端性能*/ 
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 2)] 
        public byte[] szTermCountryCode_b_9F1A;    /**<(TERM)终端国家代码*/ 
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 8)] 
        public byte[] szTermId_an_9F1C;            /**<(TERM)终端号*/ 
        public byte cTypeTerm_n_9F35;                /**<(TERM)终端类型*/ 
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 2)] 
        public byte[] szCurCode_n_5F2A;            /**<(TERM)交易货币代码*/ 
        public byte cCurExp_n_5F36;                /**<(TERM)交易货币指数*/ 
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 2)] 
        public byte[] szRefCurrCode_n_9F3C;        /**<(TERM)交易参考货币代码*/ 
        public byte cRefCurrExp_n_9F3D;            /**<(TERM)交易参考货币指数*/ 
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 4)] 
        public byte[] szRefRate_n;                    /**<(TERM)交易参考货币兑换比率*/ 
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 8)] 
        public byte[] szIFD_an_9F1E;                /**<(TERM)接口设备（IFD）序列号*/ 
    }

这里我引用项目中的一个结构体，具体字段不多说了，就是一些为字节数字的参数字段。另外MarshalAs特性可以设置非托管数组时的长度。

为了方便，这里编写一个初始化的结构体：

ST_TERMPARA para; 
para.szAcqID_n_9F01 = Enumerable.Repeat<byte>(0x01, 6).ToArray(); 
para.szAddTermCap_b_9F40 = Enumerable.Repeat<byte>(0x02, 5).ToArray(); 
para.szMerCateCode_n_9F15 = Enumerable.Repeat<byte>(0x03, 2).ToArray(); 
para.szMerID_ans_9F16 = Enumerable.Repeat<byte>(0x04, 15).ToArray(); 
para.szMerNameLoc_ans = Enumerable.Repeat<byte>(0x05, 40).ToArray(); 
para.cMessageType_n = 0x06; 
para.cEntryMode_n_9F39 = 0x07; 
para.szTermCap_b_9F33 = Enumerable.Repeat<byte>(0x08, 3).ToArray(); 
para.szTermCountryCode_b_9F1A = Enumerable.Repeat<byte>(0x09, 2).ToArray(); 
para.szTermId_an_9F1C = Enumerable.Repeat<byte>(0x0a, 8).ToArray(); 
para.cTypeTerm_n_9F35 = 0x0b; 
para.szCurCode_n_5F2A = Enumerable.Repeat<byte>(0x0c, 2).ToArray(); 
para.cCurExp_n_5F36 = 0x0d; 
para.szRefCurrCode_n_9F3C = Enumerable.Repeat<byte>(0x0e, 2).ToArray(); 
para.cRefCurrExp_n_9F3D = 0x0f; 
para.szRefRate_n = Enumerable.Repeat<byte>(0x10, 4).ToArray(); 
para.szIFD_an_9F1E = Enumerable.Repeat<byte>(0x10, 8).ToArray(); 

获取它的句柄，也就是指针IntPtr：

int size = Marshal.SizeOf(para); 
IntPtr intPtr = Marshal.AllocHGlobal(size); 
Marshal.StructureToPtr(para, intPtr, true); 
byte* bytes = (byte*)intPtr.ToPointer();

通过对于bytes指针的内存地址的遍历：

for (int index = 0; index < size; index++) 
{ 
    Console.Write(*(bytes + index) + ","); 
} 

写法是不是和C指针的写法一样呢。运行结果，可以输出初始化的值。

 

比较函数调用，数据传递效率：

编写测试程序：

CodeTimer.Time("结构体的数据传递", 10000000, () => { GetValue(para); });

CodeTimer.Time("结构体Ref的数据传递", 10000000, () => { GetValue(ref para); });

CodeTimer.Time("结构体IntPtr的数据传递", 10000000, () => { GetValue(intPtr); }); 

其中：

static void GetValue(ST_TERMPARA para) 
{ 
    // ... 
}

static void GetValue(ref ST_TERMPARA para) 
{ 
    // ... 
}

static void GetValue(IntPtr intPtr) 
{ 
    // ... 
} 

 

运行结果：

从结果上看，结构体的直接传递耗时最长，因为Struct是个值类型，在进行函数传值时，会在参数上拷贝一份新的Struct对象，而结构体ref的数据传递，由于只需要传递引用该结构体的“指针”，而IntPtr同样本身作为结构体的指针，所以效率上后两者比第一个要高。

另外，从多次的运行结果上来看，Ref比IntPtr的传递效率总是高一些，至于为什么，不是很了解其中的机制，看哪些朋友能够给我些指点，感谢。