Question

我正在尝试实现C＃7.3中引入的新模式，该模式支持使用fixed语句固定自定义类型。 See article on the Docs

但是，我担心在下面的代码中我将返回指向字符串的指针，然后离开fixed范围。当然，整个例程将由将“修复”我的自定义类型的“父” fixed语句使用，但是我不确定字符串（这是我的自定义类型中的一个字段）是否仍然会保持固定。所以我不知道这整个方法是否行得通。

readonly struct PinnableStruct {

  private readonly string _String;
  private readonly int _Index;

  public unsafe ref char GetPinnableReference() {
    if (_String is null) return ref Unsafe.AsRef<char>(null);
    fixed (char* p = _String) return ref Unsafe.AsRef<char>(p + _Index);
  }
}

上面的代码将被以下示例代码利用：

static void SomeRoutine(PinnableStruct data) {
  fixed(char* p = data) {
    //iterate over characters in data and do something with them
  }
}

Answer 1

此时无需在字符串或指针上进行固定，实际上这样做在概念上是不正确的。空检查/返回（还应该检查长度0）之后，您可以执行以下操作：

var strSpan = _String.AsSpan();
return ref strSpan[_Index];

正如函数名所指定的那样，它返回对基础字符串的第一个字符的可固定引用。上面的操作返回对固定字符串的第一个取消引用的引用，该固定指针指向基础字符串，但是固定的有效期仅限于固定语句的范围（可能是错误的，但我认为返回的ref使其保持固定）。对Span元素使用ref可以避免不必要的固定。

更新-我进一步研究了固定指针（一堆无效的Google搜索-退回到了反编译/实验）。事实证明，将ref返回到固定指针的元素不会保留该引脚。返回的引用是对已解析地址的引用-固定的所有上下文都将丢失。

我认为也许将_String更改为Memory<char>（在构造函数中使用AsMemory扩展名）是可行的。这样，您的GetPinnableReference就可以return ref _String[0];了，但是AsMemory给了您一个只读的内存对象（无法返回可写引用）。

用IPinnable和GCHandle或IDisposable（比您确定的要重）来实现MemoryManager<T>的简短内容，我想我上面的Span<char>解决方案可能是完成此操作的最安全/正确的方法。

这里是对GetPinnableReference的反汇编（不要介意我的PowerPC.Test命名空间-我正在制作.NET Standard 1.1 PowerPC二进制反汇编程序/仿真器/调试器，并大量使用了这些概念，因此引起了我的兴趣）：

.method public hidebysig instance char&  GetPinnableReference() cil managed
{
  // Code size       34 (0x22)
  .maxstack  2
  .locals init (char* V_0,
           string pinned V_1,
           char& V_2)
  IL_0000:  nop
  IL_0001:  ldarg.0
  IL_0002:  ldfld      string PowerPC.Test.Console.Program/PinnableStruct::_string
  IL_0007:  stloc.1
  IL_0008:  ldloc.1
  IL_0009:  conv.u
  IL_000a:  stloc.0
  IL_000b:  ldloc.0
  IL_000c:  brfalse.s  IL_0016
  IL_000e:  ldloc.0
  IL_000f:  call       int32 [System.Runtime]System.Runtime.CompilerServices.RuntimeHelpers::get_OffsetToStringData()
  IL_0014:  add
  IL_0015:  stloc.0
  IL_0016:  nop
  IL_0017:  ldloc.0
  IL_0018:  call       !!0& [System.Runtime.CompilerServices.Unsafe]System.Runtime.CompilerServices.Unsafe::AsRef<char>(void*)
  IL_001d:  stloc.2
  IL_001e:  br.s       IL_0020
  IL_0020:  ldloc.2
  IL_0021:  ret
} // end of method SomeInfo::GetPinnableReference

我不希望大多数读者能够阅读IL，但这没关系。我们寻求的答案就在顶部（并在其后的IL中得到确认）。我们有三个本地人：char* V_0，string pinned V_1和char& V_2。对我而言，这为固定语法的含义提供了一点启示。您拥有由string pinned V_1表示的固定关键字，由char* V_0表示的char指针（来自您的代码）和由char& V_2表示的返回引用。由三个独立的代码构造代表的三个独立的概念。

因此，您的固定语句将字符串固定，并在V_1处将对IL_0002的固定引用分配给IL_0007，然后加载V_1将其转换为指针（转换到无符号整数），并将其存储在V_0到char* p的{{1}}（您的IL_0008）中，最后加载IL_000a，计算{{由V_0指定的1}}，并将其存储回char的{{1}}到_index中。在固定语句的范围内，它将加载V_0，并通过V_0将其转换为引用，然后将其存储在IL_000e到{{ 1}}。我不确定为什么C＃编译器会这样做，但是从IL_0015到Unsave.AsRef<char>的最后一位通常是编译器如何处理返回值的方式。它在要返回该值的块中插入一个分支（即使在这种情况下，这是下一条指令），然后从本地变量（它创建并不必要地分配给IMO）加载返回值，但是也许逻辑解释？），最后返回您之前获得的几条指令的结果。

终于有了答案！无法维护固定语句的固定，因为它解引用了非托管指针V_2 / IL_0017，在这种情况下恰好由固定引用IL_001d作为后盾，解引用指针的指令不知道的东西）。 CLR团队本来可以在JIT中很聪明，并且通过将char引用与固定引用相关联来通过分析来专门处理该案例，但是我认为这样做在结构上很奇怪，难以解释/记录，我怀疑他们这样做了路线，所以我没有去查看CLR代码进行验证。

固定底层字符串的GetPinnableReference实现

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