一：背景
1. 讲故事
高级语言玩多了，可能很多人对指针或者汇编都淡忘了，本篇就和大家聊一聊指针，虽然c#中是不提倡使用的，但你能说指针在c#中不重要吗？你要知道fcl内库中大量的使用指针，如string,encoding,filestream等等数不胜数，如例代码：
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private unsafe static bool equalshelper(string stra, string strb) { fixed (char* ptr = &stra.m_firstchar) { fixed (char* ptr3 = &strb.m_firstchar) { char* ptr2 = ptr; char* ptr4 = ptr3; while (num >= 12) {...} while (num > 0 && *(int*)ptr2 == *(int*)ptr4) {...} } } } public unsafe mutex(bool initiallyowned, string name, out bool creatednew, mutexsecurity mutexsecurity) { byte* ptr = stackalloc byte[(int)checked(unchecked((ulong)(uint)securitydescriptorbinaryform.length))] }private unsafe int readfilenative(safefilehandle handle, byte[] bytes, out int hr){ fixed (byte* ptr = bytes) { num = ((!_isasync) ? win32native.readfile(handle, ptr + offset, count, out numbytesread, intptr.zero) : win32native.readfile(handle, ptr + offset, count, intptr.zero, overlapped)); }} |
对，你觉得的美好世界，其实都是别人帮你负重前行，退一步说，指针的理解和不理解，对你研究底层源码影响是不能忽视的，指针相对比较抽象，考的是你的空间想象能力，可能现存的不少程序员还是不太明白，因为你缺乏所见即所得的工具，希望这一篇能帮你少走些弯路。
二：windbg助你理解
指针虽然比较抽象，但如果用windbg实时查看内存布局，就很容易帮你理解指针的套路，下面先理解下指针的一些简单概念。
1. &、* 运算符
&取址运算符，用于获取某一个变量的内存地址, *运算符，用于获取指针变量中存储地址指向的值，很抽象吧，看windbg。
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unsafe { int num1 = 10; int* ptr = &num1; int** ptr2 = &ptr; var num2 = **ptr2; }0:000> !clrstack -lconsoleapp4.program.main(system.string[]) [c:\dream\csharp\consoleapp1\consoleapp4\program.cs @ 26] locals: 0x000000305f5fef24 = 0x000000000000000a 0x000000305f5fef18 = 0x000000305f5fef24 0x000000305f5fef10 = 0x000000305f5fef18 0x000000305f5fef0c = 0x000000000000000a |
2. **运算符
** 也叫二级指针，指向一级指针变量地址的指针，有点意思，如下程序：ptr2指向的就是 ptr的栈上地址， 一图胜千言。
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unsafe { int num1 = 10; int* ptr = &num1; int** ptr2 = &ptr; var num2 = **ptr2; }0:000> !clrstack -lconsoleapp4.program.main(system.string[]) [c:\dream\csharp\consoleapp1\consoleapp4\program.cs @ 26] locals: 0x000000305f5fef24 = 0x000000000000000a 0x000000305f5fef18 = 0x000000305f5fef24 0x000000305f5fef10 = 0x000000305f5fef18 0x000000305f5fef0c = 0x000000000000000a |
3. ++、–运算符
这种算术操作常常用在数组或者字符串等值类型集合，比如下面代码：
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fixed (int* ptr = new int[3] { 1, 2, 3 }) { }fixed (char* ptr2 = "abcd") { } |
首先ptr默认指向数组在堆上分配的首地址，也就是1的内存地址，当ptr++后会进入到下一个整形元素2的内存地址，再++后又进入下一个int的内存地址，也就是3，很简单吧，我举一个例子：
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unsafe { fixed (int* ptr = new int[3] { 1, 2, 3 }) { int* cptr = ptr; console.writeline(((long)cptr++).tostring("x16")); console.writeline(((long)cptr++).tostring("x16")); console.writeline(((long)cptr++).tostring("x16")); } }0:000> !clrstack -l locals: 0x00000070c15fea50 = 0x000001bcaac82da0 0x00000070c15fea48 = 0x0000000000000000 0x00000070c15fea40 = 0x000001bcaac82dac 0x00000070c15fea38 = 0x000001bcaac82da8 |
一图胜千言哈，console中的三个内存地址分别存的值是1,2,3哈， 不过这里要注意的是，c#是托管语言，引用类型是分配在托管堆中，所以堆上地址会存在变动的可能性，这是因为gc会定期回收内存，所以vs编译器需要你用fixed把堆上内存地址固定住来逃过gc的打压，在本例中就是 0x000001bcaac82da0 - (0x000001bcaac82da8 +4)
三：用两个案例帮你理解
古语说的好，一言不中，千言无用，你得拿一些例子活讲活用，好吧，准备两个例子。
1. 使用指针对string中的字符进行替换
我们都知道string中有一个replace方法，用于将指定的字符替换成你想要的字符，可是c#中的string是不可变的，你就是对它吐口痰它都会生成一个新字符串，NB的是用指针就不一样了，你可以先找到替换字符的内存地址，然后将新字符直接赋到这个内存地址上，对不对，我来写一段代码，把abcgef 替换成 abcdef, 也就是将 g 替换为 d。
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unsafe{ //把 'g' 替换成 'd' string s = "abcgef"; char oldchar = 'g'; char newchar = 'd'; console.writeline($"替换前:{s}"); var len = s.length; fixed (char* ptr = s) { //当前指针地址 char* cptr = ptr; for (int i = 0; i < len; i++) { if (*cptr == oldchar) { *cptr = newchar; break; } cptr++; } } console.writeline($"替换后:{s}");} |
看输出结果没毛病，接下来用windbg去线程栈上找找当前有几个string对象的引用地址，可以在break处抓一个dump文件。
从图中 locals 中的10个变量地址来看，后面9个有带地址的都是靠近string首地址： 0x000001ef1ded2d48，说明并没有新的string产生。
2. 指针和索引遍历速度大比拼
平时我们都是通过索引对数组进行遍历，如果和指针进行碰撞测试，您觉得谁快呢？如果我说索引方式就是指针的封装，你应该知道答案了吧，下面来一起观看到底快多少？？？
为了让测试结果更加具有观赏性，我准备遍历1亿个数字， 环境为：netframework4.8, release模式
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static void main(string[] args){ var nums = enumerable.range(0, 100000000).toarray(); for (int i = 0; i < 10; i++) { var watch = stopwatch.startnew(); run1(nums); watch.stop(); console.writeline(watch.elapsedmilliseconds); } console.writeline(" -------------- "); for (int i = 0; i < 10; i++) { var watch = stopwatch.startnew(); run2(nums); watch.stop(); console.writeline(watch.elapsedmilliseconds); } console.writeline("执行结束啦！"); console.readline();}//遍历数组public static void run1(int[] nums){ unsafe { //数组最后一个元素的地址 fixed (int* ptr1 = &nums[nums.length - 1]) { //数组第一个元素的地址 fixed (int* ptr2 = nums) { int* sptr = ptr2; int* eptr = ptr1; while (sptr <= eptr) { int num = *sptr; sptr++; } } } }}public static void run2(int[] nums){ for (int i = 0; i < nums.length; i++) { int num = nums[i]; }} |
有图有真相哈，直接走指针比走数组下标要快近一倍。
四：总结
希望本篇能给在框架上奔跑的您一个友情提醒，不要把指针忘啦，别人提倡不使用的指针在底层框架可都是大量使用的哦~
以上就是如何在c#中使用指针的详细内容，更多关于c# 指针的资料请关注服务器之家其它相关文章！
原文链接：https://www.imooc.com/article/304713
