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C#之不安全代码(2)

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&和fixed将变量分为两类：固定的和活动的。

固定的变量永久的存在并不会被GC的操作影响。（例如局部变量，值参数和间接指针）活动的变量会被GC重新分配位置或是释放（例如对象中的字段，基础数据数组）。

&取固定变量的地址是没有限制的。但是活动变量容易受GC的影响，其地址只能通过fixed来获得，并且地址仅会在整个fixed语句的周期持续有效。

静态字段也是活动变量。还有标记为ref或out的也是活动变量，即使这个参数是传递给固定参数的。最后，通过间接指针引用的变量总是固定变量。

指针转换

在不安全上下文中，下面的转换是隐式的：

l 从任何指针类型到void*

l 从null到任何指针类型

除此之外，下面的转换都是显式的：

l 从任何指针类型到另外的指针类型

l 从sbyte, byte, short, ushort, int, uint, long, or ulong到其他类型

l 从任何类型到sbyte, byte, short, ushort, int, uint, long, or ulong

指针转换并不改变指针的值。也就是说指针转换前后不影响地址的值。

当转换发生后，当结果指针没有按照正确的指针类型排列的话，当访问结果时结果是无法预知的。

下面的例子：

1 char c = 'A';
2 char* pc = &c;
3 void* pv = pc;
4 int* pi = (int*)pv;
5 int i = *pi; // undefined
6 *pi = 123456; // undefined
7

下面的例子会打印出double的8字节的值：

1 using System;
2 class Test
3 {
4     unsafe static void Main() {
5       double d = 123.456e23;
6         unsafe {
7            byte* pb = (byte*)&d;
8             for (int i = 0; i < sizeof(double); ++i)
9                Console.Write("{0:X2} ", *pb++);
10             Console.WriteLine();
11         }
12     }
13 }
14

打印结果取决于endian。

指针数组

在不安全上下文中，是允许指针数组的，只有几种用于其转换是允许的：

l 从任何数组类型到System.Array或是实现了其接口的隐式引用类型转换同样适用于指针数组。但是，任何试图通过System.Array或是实现了其接口访问数组元素都会引发一个运行时错误，因为指针类型不能转化为object。

l 从一个一维数组类型S[]到System.Collections.Generic.IList<T>或是到其基接口，任何显示或是隐式的转换都是不行的。因为指针类型不能被用作类型参数，还有没有从指针类型到非指针类型的转换。

l 从System.Array或是实现了其接口到任何数组类型显示引用转换适用于指针数组。

l 从System.Collections.Generic.IList<T>或是到其基接口到一个一维数组类型T[]，任何显示的转换都是不行的。原因同上面第2条。

还有就是对于foreach语句，不适用于指针数组。相反，下面的语句

foreach (V v in x) embedded-statement

中的x是一个数组类型T[,,…,],n是数组的维度减1，T和V是指针类型，被改写为：

{
      T[,,…,] a = x;
      V v;
      for (int i0 = a.GetLowerBound(0); i0 <= a.GetUpperBound(0); i0++)
      for (int i1 = a.GetLowerBound(1); i1 <= a.GetUpperBound(1); i1++)
      …
      for (int in = a.GetLowerBound(n); in <= a.GetUpperBound(n); in++) {
            v = (V)a.GetValue(i0,i1,…,in);
                                embedded-statement
      }
}

变量a,i0,i1,…对于x或者embedded-statement或者其余部分的代码是不可见的或是不可访问的。变量v在embedded-statement中是只读的。如果没有显示转换从T到V，那么就会有错误。如果x是个null，就会有空引用异常。

表达式中的指针

在不安全上下文中，一个表达式的值可以来自于一个指针类型；但是在上下文之外，会造成编译时期错误。

间接访问

一元的*表示一个指针，被用来获得指针指向的值。*用在void*类型表达式或是非指针类型表达式时，会造成编译期错误。

*被用在null指针时是由实现来决定的。不能保证在使用时会抛出System.NullReferenceException。

如果一个非法的值赋给指针，那么*的行为是不可预知的。

指针成员访问

在指针成员访问P->I中，P必须是除了void*之外的类型，I同时必须是一个可访问的成员。

P->I效果上相同于(*P).I。例如：

using System;
struct Point
{
    public int x;
    public int y;
    public override string ToString() {
        return "(" + x + "," + y + ")";
    }
}
class Test
{
    static void Main() {
        Point point;
        unsafe {
            Point* p = &point;
            p->x = 10;
            p->y = 20;
            Console.WriteLine(p->ToString());
        }
    }
}
或是：
class Test
{
    static void Main() {
        Point point;
        unsafe {
            Point* p = &point;
            (*p).x = 10;
            (*p).y = 20;
            Console.WriteLine((*p).ToString());
        }
    }
}

指针元素访问

在指针元素访问P[E]中，P必须是除了void*之外的类型，同时E必须能隐式的转换为int, uint, long, or ulong的表达式。

P[E]效果上同*(P + E).例如：

1 class Test
2 {
3     static void Main() {
4         unsafe {
5             char* p = stackalloc char[256];
6             for (int i = 0; i < 256; i++) p[i] = (char)i;
7         }
8     }
9 }
10 又如：
11 class Test
12 {
13     static void Main() {
14         unsafe {
15             char