C# 不安全代码完全指南：指针操作与内存管理

指针基础

C# 允许在由 unsafe 修饰符标记的函数或代码块中使用指针变量。不安全代码或非托管代码是使用指针变量的代码块。

指针声明

指针是其值为另一个变量地址的变量，即内存位置的直接地址。与任何变量或常量一样，必须先声明指针才能用它存储变量地址。

指针声明的一般形式：

type *var-name;

有效的指针声明示例：

int *ip;    /* 指向整数的指针 */
double *dp; /* 指向双精度浮点数的指针 */
float *fp;  /* 指向单精度浮点数的指针 */
char *ch;   /* 指向字符的指针 */

使用 unsafe 修饰符的指针示例

using System;
namespace UnsafeCodeApplication {
    class Program {
        static unsafe void Main(string[] args) {
            int var = 20;
            int* p = &var;
            Console.WriteLine("Data is: {0} ", var);
            Console.WriteLine("Address is: {0}", (int)p);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

编译执行上述代码，输出结果类似：

Data is: 20
Address is: 99215364

除了将整个方法标记为 unsafe，也可以只将部分代码标记为 unsafe。下节示例演示了这一点。

通过指针检索数据值

可以使用 ToString() 方法检索指针变量引用位置存储的数据。以下示例演示了这一点：

using System;
namespace UnsafeCodeApplication {
    class Program {
        public static void Main() {
            unsafe {
                int var = 20;
                int* p = &var;
                Console.WriteLine("Data is: {0} ", var);
                Console.WriteLine("Data is: {0} ", p->ToString());
                Console.WriteLine("Address is: {0} ", (int)p);
            }
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

编译执行上述代码，输出结果类似：

Data is: 20
Data is: 20
Address is: 77128984

将指针作为参数传递给方法

可以将指针变量作为参数传递给方法。以下示例演示了这一点：

using System;
namespace UnsafeCodeApplication {
    class TestPointer {
        public unsafe void swap(int* p, int* q) {
            int temp = *p;
            *p = *q;
            *q = temp;
        }
        public unsafe static void Main() {
            TestPointer p = new TestPointer();
            int var1 = 10;
            int var2 = 20;
            int* x = &var1;
            int* y = &var2;
            Console.WriteLine("Before Swap: var1:{0}, var2: {1}", var1, var2);
            p.swap(x, y);
            Console.WriteLine("After Swap: var1:{0}, var2: {1}", var1, var2);
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

编译执行上述代码，输出结果如下：

Before Swap: var1: 10, var2: 20
After Swap: var1: 20, var2: 10

使用指针访问数组元素

在 C# 中，数组名和指向数组数据相同类型的指针不是同一变量类型。例如，int *p 和 int[] p 不是同一类型。指针变量 p 可以递增，因为它在内存中不固定；但数组地址在内存中是固定的，不能递增。

因此，若需像 C/C++ 传统方式那样使用指针访问数组数据，需使用 fixed 关键字固定指针。

以下示例演示了这一点：

using System;
namespace UnsafeCodeApplication {
    class TestPointer {
        public unsafe static void Main() {
            int[] list = {10, 100, 200};
            fixed(int* ptr = list) /* 让指针获取数组地址 */
                for (int i = 0; i < 3; i++) {
                    Console.WriteLine("Address of list[{0}]={1}", i, (int)(ptr + i));
                    Console.WriteLine("Value of list[{0}]={1}", i, *(ptr + i));
                }
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

编译执行上述代码，输出结果类似：

Address of list[0] = 31627168
Value of list[0] = 10
Address of list[1] = 31627172
Value of list[1] = 100
Address of list[2] = 31627176
Value of list[2] = 200

编译不安全代码

编译不安全代码需在命令行编译器中指定 /unsafe 开关。

例如，编译包含不安全代码的程序 prog1.cs，命令行输入：

csc /unsafe prog1.cs

若使用 Visual Studio IDE，需在项目属性中启用不安全代码：

• 在解决方案资源管理器中双击属性节点打开项目属性。
• 点击生成选项卡。
• 勾选允许不安全代码选项。