.NET C＃unsafe / fixed不会固定直通数组元素吗？

Question

我有一些并发故障的并发代码，我把问题减少到两个似乎相同的情况，但是哪一个失败而另一个没有。

我现在花了太多时间试图创建一个失败的最小的完整示例，但没有成功，所以我只是发布失败的行，以防任何人看到明显的问题。

Object lock = new Object();

struct MyValueType { readonly public int i1, i2; };
class Node { public MyValueType x; public int y; public Node z; };
volatile Node[] m_rg = new Node[300];

unsafe void Foo()
{
    Node[] temp;
    while (true)
    {
        temp = m_rg;
        /* ... */
        Monitor.Enter(lock);
        if (temp == m_rg)
            break;
        Monitor.Exit(lock);
    }

#if OK                                      // this works:
    Node cur = temp[33];
    fixed (MyValueType* pe = &cur.x)
        *(long*)pe = *(long*)&e;
#else                                       // this reliably causes random corruption:
    fixed (MyValueType* pe = &temp[33].x)
        *(long*)pe = *(long*)&e;
#endif

    Monitor.Exit(lock);
}

我已经研究了IL代码，看起来正在发生的事情是数组位置33处的Node对象正在移动（在非常罕见的情况下），尽管我们正在持有指向其中的值类型的指针。

就好像CLR没有注意到我们正在通过通过传递堆（可移动）对象 - 数组元素 - 来访问值类型。在8路机器上进行扩展测试时，“OK”版本从未失败，但每次都会快速失败。

• 这是不是应该工作，'OK'版本太精简而不能在压力下失败？
• 我是否需要使用GCHandle自己固定对象（我在IL中注意到修复语句本身没有这样做）？
• 如果此处需要手动固定，为什么编译器允许以这种方式通过堆对象（无需固定）进行访问？

注意：这个问题并没有讨论以讨厌的方式重新解释blittable值类型的优雅，所以请不要批评代码的这个方面，除非它与手头的问题直接相关..谢谢

[编辑：jitted asm] 感谢Hans的回复，我更清楚为什么抖动会把东西放在堆栈中，看起来像是空的asm操作。例如，参见[rsp + 50h]，以及它如何在“固定”区域之后被取消。剩下的未解决的问题是堆栈上的[cur + 18h]（第207-20C行）是否足以保护对不足够[temp + 33]的方式对值类型的访问* IntPtr.Size + 18h]（第24A行）。

[编辑]

结论摘要，最小例子

比较下面的两个代码片段，我现在认为＃1不合适，而＃2是可以接受的。

（1。）以下失败（至少在x64 jit上）;如果您尝试通过数组引用尝试修复 in-situ ，GC仍然可以移动 MyClass 实例。堆栈上没有地方可供发布的特定对象实例（需要修复的数组元素）的引用，以供GC注意。

struct MyValueType { public int foo; };
class MyClass { public MyValueType mvt; };
MyClass[] rgo = new MyClass[2000];

fixed (MyValueType* pvt = &rgo[1234].mvt)
    *(int*)pvt = 1234;

（2。）但是你可以使用 fixed （没有固定）来访问（可移动）对象内的结构，如果你在堆栈上提供了一个明确的引用，它可以被广告给GC：

struct MyValueType { public int foo; };
class MyClass { public MyValueType mvt; };
MyClass[] rgo = new MyClass[2000];

MyClass mc = &rgo[1234];              // <-- only difference -- add this line
fixed (MyValueType* pvt = &mc.mvt)    // <-- and adjust accordingly here
    *(int*)pvt = 1234;

除非有人可以提供更正或更多信息，否则我将离开它...

Answer 1

  

通过固定指针修改托管类型的对象可能导致未定义的行为
（C＃语言规范，第18.6章。）

嗯，你就是这样做的。尽管规范和MSDN库中有措辞，但 fixed 关键字实际上并不会使对象无法移动，也无法固定。您可能从查看IL时发现了。它通过生成指针+偏移并让垃圾收集器调整指针来使用一个聪明的技巧。我没有一个很好的解释，为什么在一个案例中失败但在另一个案例中失败。我没有看到生成的机器代码的根本区别。但是，我可能也没有重现你的确切机器代码，该片段不是很好。

尽管我可以告诉它，但由于结构成员访问，它在两种情况下都会失败。这会导致指针+偏移量折叠为带有LEA指令的单个指针，从而阻止垃圾收集器识别引用。结构一直是抖动的麻烦。线程时间也许可以解释这种差异。

您可以发布到connect.microsoft.com获取第二个意见。然而，围绕规范违规进行导航将很困难。如果我的理论是正确的，那么读取也可能失败，但更难以证明。

通过使用GCHandle实际固定数组来修复它。

Answer 2

令人费解，我猜这里，看起来编译器正在采用＆amp; temp（固定指向tmp数组的指针），然后用[33]索引。所以你要固定临时数组，而不是节点。尝试...

fixed (MyValueType* pe = &(temp[33]).x)
    *(long*)pe = *(long*)&e;