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Span<T> 是 C# 7.2 引入的重要类型

Span<T> 是 C# 7.2 引入的一个非常重要的类型,它提供了一种低开销、类型安全的方式来操作连续的内存区域。Span<T> 本质上是一个结构体,它封装了一个内存段的引用(通过指针)以及该内存段的长度。由于它直接操作内存,因此性能非常好,同时避免了使用指针时的安全风险,因为它提供了类型安全和边界检查。

主要用途

  1. 内存操作Span<T> 允许你以高效的方式读取、写入或操作内存中的数据,特别适用于处理大量数据或需要高性能的场景,如文件处理、网络通信、图像处理等。

  2. 数组和字符串操作:你可以将数组或字符串的一部分包装成一个 Span<T>,然后对这个 Span<T> 进行操作,而无需创建新的数组或字符串。

  3. 跨语言互操作性Span<T> 和相关的类型(如 Memory<T>)是 .NET Core 3.0 引入的跨平台内存模型的一部分,旨在提高与本地代码的互操作性,并允许高效地在托管代码和本地代码之间传递数据。

基本用法

int[] array = { 1, 2, 3, 4, 5 };  // 创建一个Span<int>,引用array的前三个元素  
Span<int> span = new Span<int>(array, 0, 3);  // 遍历Span并打印每个元素  
foreach (var item in span)  
{  Console.WriteLine(item);  
}  // 修改Span中的元素(也会修改原始数组)  
span[0] = 10;  // 再次打印原始数组,第一个元素已被修改  
foreach (var item in array)  
{  Console.WriteLine(item);  
}

注意事项

  • 生命周期Span<T> 仅仅是对现有内存区域的引用,因此它依赖于该内存区域的生命周期。如果 Span<T> 引用的内存区域在 Span<T> 还在使用时被释放或修改,那么这会导致未定义行为。

  • 栈上分配Span<T> 设计为在栈上分配,以最小化内存分配的开销。然而,这意味着你不能将 Span<T> 作为类的字段或属性,因为它不能安全地存储在堆上。如果需要跨方法边界传递 Span<T>,可以考虑使用 Memory<T>(它可以在堆上分配)或通过其他方式(如参数传递)来传递。

  • 安全:虽然 Span<T> 提供了类型安全和边界检查,但开发者仍需注意确保不会越界访问内存,并且要确保 Span<T> 引用的内存区域在 Span<T> 生命周期内有效。

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