C不安全代碼18

1、18. 不安全代碼31318.1 不安全上下文31318.2 指針類(lèi)型31518.3 固定和可移動(dòng)變量31818.4 指針轉(zhuǎn)換31818.5 表達(dá)式中的指針319 指針間接尋址320 指針成員訪(fǎng)問(wèn)320 指針元素訪(fǎng)問(wèn)32118.5.4 address-of 運(yùn)算符322 指針遞增和遞減323 指針?biāo)阈g(shù)運(yùn)算323 指針比較324 sizeof 運(yùn)算符32418.6 fixed 語(yǔ)句32518.7 堆棧分配32818.8 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配3291. 不安全代碼如前面幾章所定義，核心 C# 語(yǔ)言沒(méi)有將指針列入它所支持的數(shù)據(jù)類(lèi)型，從而與 C 和 C+ 有著顯著的區(qū)別。作為替代，C# 提供了各種引用類(lèi)型，并

2、能夠創(chuàng)建可由垃圾回收器管理的對(duì)象。這種設(shè)計(jì)結(jié)合其他功能，使 C# 成為比 C 或 C+ 安全得多的語(yǔ)言。在核心 C# 語(yǔ)言中，不可能有未初始化的變量、“虛”指針或者超過(guò)數(shù)組的邊界對(duì)其進(jìn)行索引的表達(dá)式。這樣，以往總是不斷地?zé)_ C 和 C+ 程序的一系列錯(cuò)誤就不會(huì)再出現(xiàn)了。盡管實(shí)際上對(duì) C 或 C+ 中的每種指針類(lèi)型構(gòu)造，C# 都設(shè)置了與之對(duì)應(yīng)的引用類(lèi)型，但仍然會(huì)有一些場(chǎng)合需要訪(fǎng)問(wèn)指針類(lèi)型。例如，當(dāng)需要與基礎(chǔ)操作系統(tǒng)進(jìn)行交互、訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存映射設(shè)備，或?qū)崿F(xiàn)一些以時(shí)間為關(guān)鍵的算法時(shí)，若沒(méi)有訪(fǎng)問(wèn)指針的手段，就不可能或者至少很難完成。為了滿(mǎn)足這樣的需求，C# 提供了編寫(xiě)不安全代碼 (unsafe code)

3、 的能力。在不安全代碼中，可以聲明和操作指針，可以在指針和整型之間執(zhí)行轉(zhuǎn)換，還可以獲取變量的地址，等等。在某種意義上，編寫(xiě)不安全代碼很像在 C# 程序中編寫(xiě) C 代碼。無(wú)論從開(kāi)發(fā)人員還是從用戶(hù)角度來(lái)看，不安全代碼事實(shí)上都是一種“安全”功能。不安全代碼必須用修飾符 unsafe 明確地標(biāo)記，這樣開(kāi)發(fā)人員就不會(huì)誤用不安全功能，而執(zhí)行引擎將確保不會(huì)在不受信任的環(huán)境中執(zhí)行不安全代碼。1.1 不安全上下文C# 的不安全功能僅用于不安全上下文中。不安全上下文是通過(guò)在類(lèi)型或成員的聲明中包含一個(gè) unsafe 修飾符或者通過(guò)使用 unsafe-statement 引入的： 類(lèi)、結(jié)構(gòu)、接口或委托的聲明可以包含一

4、個(gè) unsafe 修飾符，在這種情況下，該類(lèi)型聲明的整個(gè)文本范圍（包括類(lèi)、結(jié)構(gòu)或接口的體）被認(rèn)為是不安全上下文。 在字段、方法、屬性、事件、索引器、運(yùn)算符、實(shí)例構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)或靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)的聲明中，也可以包含一個(gè) unsafe 修飾符，在這種情況下，該成員聲明的整個(gè)文本范圍被認(rèn)為是不安全上下文。 unsafe-statement 使得可以在 block 內(nèi)使用不安全上下文。該語(yǔ)句關(guān)聯(lián)的 block 的整個(gè)文本范圍被認(rèn)為是不安全上下文。下面顯示了關(guān)聯(lián)的語(yǔ)法擴(kuò)展。為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，用省略號(hào) (.) 表示前幾章中出現(xiàn)過(guò)的產(chǎn)生式。class-modifier:.unsafestruct-modifier

5、:.unsafeinterface-modifier:.unsafedelegate-modifier:.unsafefield-modifier:.unsafemethod-modifier:.unsafeproperty-modifier:.unsafeevent-modifier:.unsafeindexer-modifier:.unsafeoperator-modifier:.unsafeconstructor-modifier:.unsafedestructor-declaration:attributesopt externopt unsafeopt identifier ( )

6、destructor-bodyattributesopt unsafeopt externopt identifier ( ) destructor-bodystatic-constructor-modifiers:externopt unsafeopt staticunsafeopt externopt staticexternopt static unsafeopt externopt static unsafeopt static externopt unsafeoptstatic unsafeopt externoptembedded-statement:.unsafe-stateme

7、ntunsafe-statement:unsafe block在下面的示例中public unsafe struct Nodepublic int Value;public Node* Left;public Node* Right;在結(jié)構(gòu)聲明中指定的 unsafe 修飾符導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)聲明的整個(gè)文本范圍成為不安全上下文。因此，可以將 Left 和 Right 字段聲明為指針類(lèi)型。上面的示例還可以編寫(xiě)為public struct Nodepublic int Value;public unsafe Node* Left;public unsafe Node* Right;此處，字段聲明中的 uns

8、afe 修飾符導(dǎo)致這些聲明被認(rèn)為是不安全上下文。除了建立不安全上下文從而允許使用指針類(lèi)型外，unsafe 修飾符對(duì)類(lèi)型或成員沒(méi)有影響。在下面的示例中public class Apublic unsafe virtual void F() char* p;.public class B: Apublic override void F() base.F();.A 中 F 方法上的 unsafe 修飾符直接導(dǎo)致 F 的文本范圍成為不安全上下文并可以在其中使用語(yǔ)言的不安全功能。在 B 中對(duì) F 的重寫(xiě)中，不需要重新指定 unsafe 修飾符，除非 B 中的 F 方法本身需要訪(fǎng)問(wèn)不安全功能。當(dāng)指針類(lèi)型

9、是方法簽名的一部分時(shí)，情況略有不同public unsafe class Apublic virtual void F(char* p) .public class B: Apublic unsafe override void F(char* p) .此處，由于 F 的簽名包括指針類(lèi)型，因此它只能出現(xiàn)在不安全上下文中。然而，為設(shè)置此不安全上下文，既可以將整個(gè)類(lèi)設(shè)置為不安全的（如 A 中的情況），也可以?xún)H在方法聲明中包含一個(gè) unsafe 修飾符（如 B 中的情況）。1.2 指針類(lèi)型在不安全上下文中，type（第 Error! Reference source not found. 章）可以是

10、 pointer-type，也可以是 value-type 或 reference-type。但是，pointer-type 也能在不安全上下文以外的 typeof 表達(dá)式（第 Error! Reference source not found. 節(jié)）中使用，因?yàn)榇祟?lèi)使用不是不安全的。type:value-typereference-typepointer-typepointer-type 可表示為 unmanaged-type 后跟一個(gè) * 標(biāo)記，或者關(guān)鍵字 void 后跟一個(gè) * 標(biāo)記：pointer-type:unmanaged-type *void *unmanaged-type:ty

11、pe指針類(lèi)型中，在 * 前面指定的類(lèi)型稱(chēng)為該指針類(lèi)型的目標(biāo)類(lèi)型 (referent type)。它表示該指針類(lèi)型的值所指向的變量的類(lèi)型。與引用（引用類(lèi)型的值）不同，指針不受垃圾回收器跟蹤（垃圾回收器并不知曉指針和它們指向的數(shù)據(jù)）。出于此原因，不允許指針指向引用或者包含引用的結(jié)構(gòu)，并且指針的目標(biāo)類(lèi)型必須是 unmanaged-type。unmanaged-type 是任何不是 reference-type 并且在任何嵌套級(jí)別都不包含 reference-type 字段的類(lèi)型。換句話(huà)說(shuō)，unmanaged-type 是下列類(lèi)型之一： sbyte、byte、short、ushort、int、uint

12、、long、ulong、char、float、double、decimal 或 bool。 任何 enum-type。 任何 pointer-type。 任何由用戶(hù)定義的只包含 unmanaged-type 字段的 struct-type。將指針和引用進(jìn)行混合使用時(shí)的基本規(guī)則是；引用（對(duì)象）的目標(biāo)可以包含指針，但指針的目標(biāo)不能包含引用。下表給出了一些指針類(lèi)型的示例：示例說(shuō)明byte*指向 byte 的指針char*指向 char 的指針int*指向 int 的指針的指針int*一維數(shù)組，它的元素是指向 int 的指針void*指向未知類(lèi)型的指針對(duì)于某個(gè)給定實(shí)現(xiàn)，所有的指針類(lèi)型都必須具有相同的大

13、小和表示形式。與 C 和 C+ 不同，在 C# 中，當(dāng)在同一聲明中聲明多個(gè)指針時(shí)，* 只與基礎(chǔ)類(lèi)型寫(xiě)在一起，而不充當(dāng)每個(gè)指針名稱(chēng)的前綴標(biāo)點(diǎn)符號(hào)。例如int* pi, pj;/ NOT as int *pi, *pj;類(lèi)型為 T* 的一個(gè)指針的值表示類(lèi)型為 T 的一個(gè)變量的地址。指針間接尋址運(yùn)算符 * (第 1.5.1 節(jié)) 可用于訪(fǎng)問(wèn)此變量。例如，給定int* 類(lèi)型的變量 P，則表達(dá)式 *P 表示 int 變量，該變量的地址就是 P 的值。 與對(duì)象引用類(lèi)似，指針可以是 null。如果將間接尋址運(yùn)算符應(yīng)用于 null 指針，則其行為將由實(shí)現(xiàn)自己定義。值為 null 的指針表示為將該指針的所有位都

14、置零。void* 類(lèi)型表示指向未知類(lèi)型的指針。因?yàn)槟繕?biāo)類(lèi)型是未知的，所以間接尋址運(yùn)算符不能應(yīng)用于 void* 類(lèi)型的指針，也不能對(duì)這樣的指針執(zhí)行任何算術(shù)運(yùn)算。但是，void* 類(lèi)型的指針可以強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為任何其他指針類(lèi)型（反之亦然）。指針類(lèi)型是一個(gè)單獨(dú)類(lèi)別的類(lèi)型。與引用類(lèi)型和值類(lèi)型不同，指針類(lèi)型不從 object 繼承，而且不存在指針類(lèi)型和 object 之間的轉(zhuǎn)換。具體而言，指針不支持裝箱和拆箱（第 Error! Reference source not found. 節(jié)）操作。但是，允許在不同指針類(lèi)型之間以及指針類(lèi)型與整型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在第 1.4 節(jié)中對(duì)此進(jìn)行了描述。pointer-type

15、 可用作易失字段的類(lèi)型（第 Error! Reference source not found. 節(jié)）。雖然指針可以作為 ref 或 out 參數(shù)傳遞，但這樣做可能會(huì)導(dǎo)致未定義的行為，例如，指針可能被設(shè)置為指向一個(gè)局部變量，而當(dāng)調(diào)用方法返回時(shí)，該局部變量可能已不存在了；或者指針曾指向一個(gè)固定對(duì)象，但當(dāng)調(diào)用方法返回時(shí)，該對(duì)象不再是固定的了。例如：using System;class Teststatic int value = 20;unsafe static void F(out int* pi1, ref int* pi2) int i = 10;pi1 = &i;fixed (int* p

16、j = &value) / .pi2 = pj;static void Main() int i = 10;unsafe int* px1;int* px2 = &i;F(out px1, ref px2);Console.WriteLine(*px1 = 0, *px2 = 1,*px1, *px2);/ undefined behavior方法可以返回某一類(lèi)型的值，而該類(lèi)型可以是指針。例如，給定一個(gè)指向連續(xù)的 int 值序列的指針、該序列的元素個(gè)數(shù)，和另外一個(gè) int 值 (value)，下面的方法將在該整數(shù)序列中查找與該 value 匹配的值，若找到匹配項(xiàng)，則返回該匹配項(xiàng)的地址；否則，它

17、將返回 null：unsafe static int* Find(int* pi, int size, int value) for (int i = 0; i 運(yùn)算符可用于通過(guò)指針訪(fǎng)問(wèn)結(jié)構(gòu)的成員（第 1.5.2 節(jié)）。 運(yùn)算符可用于索引指針（第 1.5.3 節(jié)）。 & 運(yùn)算符可用于獲取變量的地址（第 1.5.4 節(jié)）。 + 和 - 運(yùn)算符可以用于遞增和遞減指針（第 1.5.5 節(jié)）。 + 和 - 運(yùn)算符可用于執(zhí)行指針?biāo)阈g(shù)運(yùn)算（第 1.5.6 節(jié)）。 =、!=、 運(yùn)算符可以用于比較指針（第 1.5.7 節(jié)）。 stackalloc 運(yùn)算符可用于從調(diào)用堆棧（第 1.7 節(jié)）中分配內(nèi)存。 fixe

18、d 語(yǔ)句可用于臨時(shí)固定一個(gè)變量，以便可以獲取它的地址（第 1.6 節(jié)）。1.3 固定和可移動(dòng)變量address-of 運(yùn)算符（第 1.5.4 節(jié)）和 fixed 語(yǔ)句（第 18.6 節(jié)）將變量劃分為兩個(gè)類(lèi)別：固定變量 (fixed variable) 和可移動(dòng)變量 (moveable variable)。固定變量駐留在不受垃圾回收器的操作影響的存儲(chǔ)位置中。（固定變量的示例包括局部變量、值參數(shù)和由取消指針引用而創(chuàng)建的變量。）另一方面，可移動(dòng)變量則駐留在會(huì)被垃圾回收器重定位或處置的存儲(chǔ)位置中。（可移動(dòng)變量的示例包括對(duì)象中的字段和數(shù)組的元素。）& 運(yùn)算符（第 1.5.4 節(jié)）允許不受限制地獲取固定變

19、量的地址。但是，由于可移動(dòng)變量會(huì)受到垃圾回收器的重定位或處置，因此可移動(dòng)變量的地址只能使用 fixed 語(yǔ)句（第 1.6 節(jié)）獲取，而且該地址只在此 fixed 語(yǔ)句的生存期內(nèi)有效。準(zhǔn)確地說(shuō)，固定變量是下列之一： 用引用局部變量或值參數(shù)的 simple-name（第 Error! Reference source not found. 節(jié)）表示的變量。 用 V.I 形式的 member-access（第 Error! Reference source not found. 節(jié)）表示的變量，其中 V 是 struct-type 的固定變量。 用 *P 形式的 pointer-indirectio

20、n-expression（第 1.5.1 節(jié)）、P-I 形式的 pointer-member-access（第 節(jié)）或 PE 形式的 pointer-element-access（第 節(jié)）表示的變量。所有其他變量都屬于可移動(dòng)變量。請(qǐng)注意靜態(tài)字段屬于可移動(dòng)變量。還請(qǐng)注意即使賦予 ref 或 out 形參的實(shí)參是固定變量，它們?nèi)詫儆诳梢苿?dòng)變量。最后請(qǐng)注意，由取消指針引用而產(chǎn)生的變量總是屬于固定變量。1.4 指針轉(zhuǎn)換在不安全上下文中，可供使用的隱式轉(zhuǎn)換的集合（第 Error! Reference source not found. 節(jié)）也擴(kuò)展為包括以下隱式指針轉(zhuǎn)換： 從任何 pointer-type

21、 到 void* 類(lèi)型。 從 null 類(lèi)型到任何 pointer-type。另外，在不安全上下文中，可供使用的顯式轉(zhuǎn)換的集合（第 Error! Reference source not found. 節(jié)）也擴(kuò)展為包括以下顯式指針轉(zhuǎn)換： 從任何 pointer-type 到任何其他 pointer-type。 從 sbyte、byte、short、ushort、int、uint、long 或 ulong 到任何 pointer-type。 從任何 pointer-type 到 sbyte、byte、short、ushort、int、uint、long 或 ulong。最后，在不安全上下文中，標(biāo)

22、準(zhǔn)隱式轉(zhuǎn)換的集合（第 Error! Reference source not found. 節(jié)）包括以下指針轉(zhuǎn)換： 從任何 pointer-type 到 void* 類(lèi)型。兩個(gè)指針類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換永遠(yuǎn)不會(huì)更改實(shí)際的指針值。換句話(huà)說(shuō)，從一個(gè)指針類(lèi)型到另一個(gè)指針類(lèi)型的轉(zhuǎn)換不會(huì)影響由指針給出的基礎(chǔ)地址。當(dāng)一個(gè)指針類(lèi)型被轉(zhuǎn)換為另一個(gè)指針類(lèi)型時(shí)，如果沒(méi)有將得到的指針正確地對(duì)指向的類(lèi)型對(duì)齊，則當(dāng)結(jié)果被取消引用時(shí)，該行為將是未定義的。一般情況下，“正確對(duì)齊”的概念是可傳遞的：如果指向類(lèi)型 A 的指針正確地與指向類(lèi)型 B 的指針對(duì)齊，而此指向類(lèi)型 B 的指針又正確地與指向類(lèi)型 C 的指針對(duì)齊，則指向類(lèi)型 A 的

23、指針將正確地與指向類(lèi)型 C 的指針對(duì)齊。請(qǐng)考慮下列情況，其中具有一個(gè)類(lèi)型的變量被通過(guò)指向一個(gè)不同類(lèi)型的指針訪(fǎng)問(wèn)：char c = A;char* pc = &c;void* pv = pc;int* pi = (int*)pv;int i = *pi;/ undefined*pi = 123456;/ undefined當(dāng)一個(gè)指針類(lèi)型被轉(zhuǎn)換為指向字節(jié)的指針時(shí)，轉(zhuǎn)換后的指針將指向原來(lái)所指變量的地址中的最低尋址字節(jié)。連續(xù)增加該變換后的指針（最大可達(dá)到該變量所占內(nèi)存空間的大?。?，將產(chǎn)生指向該變量的其他字節(jié)的指針。例如，下列方法將 double 型變量中的八個(gè)字節(jié)的每一個(gè)顯示為一個(gè)十六進(jìn)制值：usin

24、g System;class Testunsafe static void Main() double d = 123.456e23;unsafe byte* pb = (byte*)&d;for (int i = 0; i ”標(biāo)記，最后是一個(gè) identifier。pointer-member-access:primary-expression - identifier在 P-I 形式的指針成員訪(fǎng)問(wèn)中，P 必須是除 void* 以外的某個(gè)指針類(lèi)型的表達(dá)式，而 I 必須表示 P 所指向的類(lèi)型的可訪(fǎng)問(wèn)成員。P-I 形式的指針成員訪(fǎng)問(wèn)的計(jì)算方式與 (*P).I 完全相同。有關(guān)指針間接尋址運(yùn)算符 (

25、*) 的說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)第 1.5.1 節(jié)。有關(guān)成員訪(fǎng)問(wèn)運(yùn)算符 (.) 的說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)第 Error! Reference source not found. 節(jié)。在下面的示例中using System;struct Pointpublic int x;public int y;public override string ToString() return ( + x + , + y + );class Teststatic void Main() Point point;unsafe Point* p = &point;p-x = 10;p-y = 20;Console.WriteLine(p

26、-ToString();- 運(yùn)算符用于通過(guò)指針訪(fǎng)問(wèn)結(jié)構(gòu)中的字段和調(diào)用結(jié)構(gòu)中的方法。由于 P-I 操作完全等效于 (*P).I，因此 Main 方法可以等效地編寫(xiě)為：class Teststatic void Main() Point point;unsafe Point* p = &point;(*p).x = 10;(*p).y = 20;Console.WriteLine(*p).ToString();1.5.3 指針元素訪(fǎng)問(wèn)pointer-element-access 包括一個(gè) primary-no-array-creation-expression，后跟一個(gè)用“”和“”括起來(lái)的表達(dá)式。

27、pointer-element-access:primary-no-array-creation-expression expression 在 PE 形式的指針元素訪(fǎng)問(wèn)中，P 必須是 void* 以外的指針類(lèi)型的表達(dá)式，而 E 則必須是可以隱式轉(zhuǎn)換為 int、uint、long 或 ulong 的類(lèi)型的表達(dá)式。PE 形式的指針元素訪(fǎng)問(wèn)的計(jì)算方式與 *(P + E) 完全相同。有關(guān)指針間接尋址運(yùn)算符 (*) 的說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)第 1.5.1 節(jié)。有關(guān)指針加法運(yùn)算符 (+) 的說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)第 1.5.6 節(jié)。在下面的示例中class Teststatic void Main() unsafe cha

28、r* p = stackalloc char256;for (int i = 0; i 256; i+) pi = (char)i;指針元素訪(fǎng)問(wèn)用于在 for 循環(huán)中初始化字符緩沖區(qū)。由于 PE 操作完全等效于 *(P + E)，因此示例可以等效地編寫(xiě)為：class Teststatic void Main() unsafe char* p = stackalloc char256;for (int i = 0; i 256; i+) *(p + i) = (char)i;指針元素訪(fǎng)問(wèn)運(yùn)算符不能檢驗(yàn)是否發(fā)生訪(fǎng)問(wèn)越界錯(cuò)誤，而且當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)超出邊界的元素時(shí)行為是未定義的。這與 C 和 C+ 相同。1.5

29、.4 address-of 運(yùn)算符addressof-expression 包含一個(gè)“and”符 (&)，后跟一個(gè) unary-expression。addressof-expression:& unary-expression如果給定類(lèi)型為 T 且屬于固定變量（第 1.3 節(jié)）的表達(dá)式 E，構(gòu)造 &E 將計(jì)算由 E 給出的變量的地址。計(jì)算的結(jié)果是一個(gè)類(lèi)型為 T* 的值。如果 E 不屬于變量，如果 E 屬于只讀局部變量，或如果 E 表示可移的變量，則將發(fā)生編譯時(shí)錯(cuò)誤。在最后一種情況中，可以先利用固定語(yǔ)句（第 1.6 節(jié)）臨時(shí)“固定”該變量，再獲取它的地址。如第 Error! Reference

30、 source not found. 節(jié)中所述，如果在實(shí)例構(gòu)造函數(shù)或靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)之外，在結(jié)構(gòu)或類(lèi)中定義了 readonly 字段，則該字段被認(rèn)為是一個(gè)值，而不是變量。因此，無(wú)法獲取它的地址。與此類(lèi)似，無(wú)法獲取常量的地址。& 運(yùn)算符不要求它的參數(shù)先被明確賦值，但是在執(zhí)行了 & 操作后，該運(yùn)算符所應(yīng)用于的那個(gè)變量在此操作發(fā)生的執(zhí)行路徑中被“認(rèn)為是”已經(jīng)明確賦值的。這意味著，由程序員負(fù)責(zé)確保在相關(guān)的上下文中對(duì)該變量實(shí)際進(jìn)行合適的初始化。在下面的示例中using System;class Teststatic void Main() int i;unsafe int* p = &i;*p = 123;

31、Console.WriteLine(i);初始化 p 的代碼執(zhí)行了 &i 操作，此后 i 被認(rèn)為是明確賦值的。對(duì) *p 的賦值實(shí)際上是初始化了 i，但設(shè)置此初始化是程序員的責(zé)任，而且如果移除此賦值語(yǔ)句，也不會(huì)發(fā)生編譯時(shí)錯(cuò)誤。上述 & 運(yùn)算符的明確賦值規(guī)則可以避免局部變量的冗余初始化。例如，許多外部 API 要求獲取指向結(jié)構(gòu)的指針，而由此 API 來(lái)填充該結(jié)構(gòu)。對(duì)此類(lèi) API 進(jìn)行的調(diào)用通常會(huì)傳遞局部結(jié)構(gòu)變量的地址，而如果沒(méi)有上述規(guī)則，則將需要對(duì)此結(jié)構(gòu)變量進(jìn)行冗余初始化。1.5.5 指針遞增和遞減在不安全上下文中，+ 和 - 運(yùn)算符（第 Error! Reference source not f

32、ound. 節(jié)和第 節(jié)）可以應(yīng)用于除 void* 以外的所有類(lèi)型的指針變量。因此，為每個(gè)指針類(lèi)型 T* 都隱式定義了下列運(yùn)算符：T* operator +(T* x);T* operator -(T* x);這些運(yùn)算符分別產(chǎn)生與 x + 1 和 x - 1（第 1.5.6 節(jié)）相同的結(jié)果。換句話(huà)說(shuō)，對(duì)于 T* 類(lèi)型的指針變量，+ 運(yùn)算符將該變量的地址加上 sizeof(T)，而 - 運(yùn)算符則將該變量的地址減去 sizeof(T)。如果指針遞增或遞減運(yùn)算的結(jié)果超過(guò)指針類(lèi)型的域，則結(jié)果是由實(shí)現(xiàn)定義的，但不會(huì)產(chǎn)生異常。1.5.6 指針?biāo)阈g(shù)運(yùn)算在不安全上下文中，+ 和 - 運(yùn)算符（第 Error! R

33、eference source not found. 節(jié)和第 節(jié)）可以應(yīng)用于除 void* 以外的所有指針類(lèi)型的值。因此，為每個(gè)指針類(lèi)型 T* 都隱式定義了下列運(yùn)算符：T* operator +(T* x, int y);T* operator +(T* x, uint y);T* operator +(T* x, long y);T* operator +(T* x, ulong y);T* operator +(int x, T* y);T* operator +(uint x, T* y);T* operator +(long x, T* y);T* operator +(ulong x

34、, T* y);T* operator (T* x, int y);T* operator (T* x, uint y);T* operator (T* x, long y);T* operator (T* x, ulong y);long operator (T* x, T* y);給定指針類(lèi)型 T* 的表達(dá)式 P 和類(lèi)型 int、uint、long 或 ulong 的表達(dá)式 N，表達(dá)式 P + N 和 N + P 的計(jì)算結(jié)果是一個(gè)屬于類(lèi)型 T* 的指針值，該值等于由 P 給出的地址加上 N * sizeof(T)。與此類(lèi)似，表達(dá)式 P - N 的計(jì)算結(jié)果也是一個(gè)屬于類(lèi)型 T* 的指針值，該

35、值等于由 P 給出的地址減去 N * sizeof(T)。給定指針類(lèi)型 T* 的兩個(gè)表達(dá)式 P 和 Q，表達(dá)式 P Q 將先計(jì)算 P 和 Q 給出的地址之間的差，然后用 sizeof(T) 去除該差值。計(jì)算結(jié)果的類(lèi)型始終為 long。實(shí)際上，P - Q 的計(jì)算過(guò)程是：(long)(P) - (long)(Q) / sizeof(T)。例如：using System;class Teststatic void Main() unsafe int* values = stackalloc int20;int* p = &values1;int* q = &values15;Console.Writ

36、eLine(p - q = 0, p - q);Console.WriteLine(q - p = 0, q - p);生成以下輸出：p - q = -14q - p = 14如果在執(zhí)行上述指針?biāo)惴〞r(shí)，計(jì)算結(jié)果超越該指針類(lèi)型的域，則將以實(shí)現(xiàn)所定義的方式截?cái)嘟Y(jié)果，但是不會(huì)產(chǎn)生異常。1.5.7 指針比較在不安全上下文中，=、!=、 運(yùn)算符（第 Error! Reference source not found. 節(jié)）可以應(yīng)用于所有指針類(lèi)型的值。指針比較運(yùn)算符有：bool operator =(void* x, void* y);bool operator !=(void* x, void* y);

37、bool operator (void* x, void* y);bool operator =(void* x, void* y);由于存在從任何指針類(lèi)型到 void* 類(lèi)型的隱式轉(zhuǎn)換，因此可以使用這些運(yùn)算符來(lái)比較任何指針類(lèi)型的操作數(shù)。比較運(yùn)算符像比較無(wú)符號(hào)整數(shù)一樣比較兩個(gè)操作數(shù)給出的地址。1.5.8 sizeof 運(yùn)算符sizeof 運(yùn)算符返回由給定類(lèi)型的變量占用的字節(jié)數(shù)。被指定為 sizeof 的操作數(shù)的類(lèi)型必須為 unmanaged-type（第 1.2 節(jié)）。sizeof-expression:sizeof ( unmanaged-type )sizeof 運(yùn)算符的結(jié)果是 int 類(lèi)

38、型的值。對(duì)于某些預(yù)定義類(lèi)型，sizeof 運(yùn)算符將產(chǎn)生如下表所示的常數(shù)值。表達(dá)式結(jié)果sizeof(sbyte)1sizeof(byte)1sizeof(short)2sizeof(ushort)2sizeof(int)4sizeof(uint)4sizeof(long)8sizeof(ulong)8sizeof(char)2sizeof(float)4sizeof(double)8sizeof(bool)1對(duì)于所有其他類(lèi)型，sizeof 運(yùn)算符的結(jié)果是由實(shí)現(xiàn)定義的，并且屬于值而不是常量。一個(gè)結(jié)構(gòu)所屬的各個(gè)成員以什么順序被裝入該結(jié)構(gòu)中，沒(méi)有明確規(guī)定。出于對(duì)齊的目的，在結(jié)構(gòu)的開(kāi)頭、結(jié)構(gòu)內(nèi)以及結(jié)構(gòu)的

39、結(jié)尾處可以插入一些未命名的填充位。這些填充位的內(nèi)容是不確定的。當(dāng) sizeof 應(yīng)用于具有結(jié)構(gòu)類(lèi)型的操作數(shù)時(shí)，結(jié)果是該類(lèi)型變量所占的字節(jié)總數(shù)（包括所有填充位在內(nèi)）。1.6 fixed 語(yǔ)句在不安全上下文中，embedded-statement（第 Error! Reference source not found. 章）產(chǎn)生式允許使用一個(gè)附加結(jié)構(gòu)即 fixed 語(yǔ)句，該語(yǔ)句用于“固定”可移動(dòng)變量，從而使該變量的地址在語(yǔ)句的持續(xù)時(shí)間內(nèi)保持不變。embedded-statement:.fixed-statementfixed-statement:fixed ( pointer-type fixed

40、-pointer-declarators ) embedded-statementfixed-pointer-declarators:fixed-pointer-declaratorfixed-pointer-declarators , fixed-pointer-declaratorfixed-pointer-declarator:identifier = fixed-pointer-initializerfixed-pointer-initializer:& variable-referenceexpression如上述產(chǎn)生式所述，每個(gè) fixed-pointer-declarator 聲

41、明一個(gè)給定 pointer-type 的局部變量，并使用由相應(yīng)的 fixed-pointer-initializer 計(jì)算的地址初始化該局部變量。在 fixed 語(yǔ)句中聲明的局部變量的可訪(fǎng)問(wèn)范圍僅限于：在該變量聲明右邊的所有 fixed-pointer-initializer 中，以及在該 fixed 語(yǔ)句的 embedded-statement 中。由 fixed 語(yǔ)句聲明的局部變量被視為只讀。如果嵌入語(yǔ)句試圖修改此局部變量（通過(guò)賦值或 + 和 - 運(yùn)算符）或者將它作為 ref 或 out 參數(shù)傳遞，則將出現(xiàn)編譯時(shí)錯(cuò)誤。fixed-pointer-initializer 可以是下列之一： “

42、&”標(biāo)記，后跟一個(gè) variable-reference（第 Error! Reference source not found. 節(jié)），它引用非托管類(lèi)型 T 的可移動(dòng)變量（第 18.3 節(jié)），前提是類(lèi)型 T* 可以隱式轉(zhuǎn)換為 fixed 語(yǔ)句中給出的指針類(lèi)型。在這種情況下，初始值設(shè)定項(xiàng)將計(jì)算給定變量的地址，而 fixed 語(yǔ)句在生存期內(nèi)將保證該變量的地址不變。 元素類(lèi)型為非托管類(lèi)型 T 的 array-type 的表達(dá)式，前提是類(lèi)型 T* 可隱式轉(zhuǎn)換為 fixed 語(yǔ)句中給出的指針類(lèi)型。在這種情況下，初始值設(shè)定項(xiàng)將計(jì)算數(shù)組中第一個(gè)元素的地址，而 fixed 語(yǔ)句在生存期內(nèi)將保證整個(gè)數(shù)組的地址

43、保持不變。如果數(shù)組表達(dá)式為 null 或者數(shù)組具有零個(gè)元素，則 fixed 語(yǔ)句的行為由實(shí)現(xiàn)定義。 string 類(lèi)型的表達(dá)式，前提是類(lèi)型 char* 可以隱式轉(zhuǎn)換為 fixed 語(yǔ)句中給出的指針類(lèi)型。在這種情況下，初始值設(shè)定項(xiàng)將計(jì)算字符串中第一個(gè)字符的地址，而 fixed 語(yǔ)句在生存期內(nèi)將保證整個(gè)字符串的地址不變。如果字符串表達(dá)式為 null，則 fixed 語(yǔ)句的行為由實(shí)現(xiàn)定義。對(duì)于每個(gè)由 fixed-pointer-initializer 計(jì)算的地址，fixed 語(yǔ)句確保由該地址引用的變量在 fixed 語(yǔ)句的生存期內(nèi)不會(huì)被垃圾回收器重定位或者處置。例如，如果由 fixed-pointer-initializer 計(jì)算的地址引用對(duì)象的字段或數(shù)組實(shí)例的元素，fixed 語(yǔ)句將保證包含該字段或元素的對(duì)象實(shí)例本身也不會(huì)在該語(yǔ)句的生存期內(nèi)被重定位或者處置。確保由 fixed 語(yǔ)句創(chuàng)建的指針在執(zhí)行這些語(yǔ)句之后不再存在是程序員的責(zé)任。例如，當(dāng) fixed 語(yǔ)句創(chuàng)建的指針被傳遞到外部 API 時(shí)，確保 API 不會(huì)在內(nèi)存中保留這些指針是程序員的