How/Why 为实例成员引用 return

Question

我正在尝试理解 why/how 对 class 成员的 return 引用的情况下 ref-return。换句话说，我想从 CLR 的内存安全方面了解保证实例成员的 ref-return 起作用的运行时的内部工作原理。

我所指的具体功能在 ref-return documentation 中提到，具体说明：

The return value cannot be a local variable in the method that returns it; it must have a scope that is outside the method that returns it. It can be an instance or static field of a class, or it can be an argument passed to the method. Attempting to return a local variable generates compiler error CS8168, "Cannot return local 'obj' by reference because it is not a ref local."

这是一个代码片段，可以干净地编译和运行并演示 returning 一个实例字段作为 ref return:

using System;
using System.Diagnostics;

namespace refreturn
{
    public struct SomeStruct {
        public int X1;
    }

    public class SomeClass {
        SomeStruct _s;
        public ref SomeStruct S => ref _s;
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var x = new SomeClass();                     
            // This will store a direct pointer to x.S
            ref var s = ref x.S;               
            // And now the GC will be free to re-use this memory
            x = null;          
            // Why should s.X1 be considered safe?
            Console.WriteLine(s.X1 + 0x666);
        }
    }
}

我对这段代码的问题是：GC 中的底层机制是什么，可确保它在最后一次对 SomeClass 实例的引用据称设置为 null 后继续跟踪它？更准确地说...：

假设本地 s 存储了一个指向 SomeClass 实例的 _s 成员的直接指针（从下面的 windbg 反汇编），其最后的 "explicit" 引用在下一行 (x = null)，GC 如何跟踪 SomeClass 实例的 live-root 以防止此程序崩溃...？

Windbg 反汇编：

007ff9`e01504dc e8affbffff      call    00007ff9`e0150090 (refreturn.SomeClass.get_S(), mdToken: 0000000006000001)
                                  //rbp-30h stores the pointer to the struct
00007ff9`e01504e1 488945d0        mov     qword ptr [rbp-30h],rax
                                  // Now it's copied to rcx
00007ff9`e01504e5 488b4dd0        mov     rcx,qword ptr [rbp-30h]
                                  // And now copied to rbp-20h
00007ff9`e01504e9 48894de0        mov     qword ptr [rbp-20h],rcx
00007ff9`e01504ed 33c9            xor     ecx,ecx
                                  // The last reference is overwritten with null
00007ff9`e01504ef 48894de8        mov     qword ptr [rbp-18h],rcx
                                  // rbp-20h is copied to rcx again
00007ff9`e01504f3 488b4de0        mov     rcx,qword ptr [rbp-20h]
                                  // Isn't this a possible boom?!?!?
00007ff9`e01504f7 8b09            mov     ecx,dword ptr [rcx]
00007ff9`e01504f9 81c19a020000    add     ecx,29Ah
00007ff9`e01504ff e85c634c5d      call    mscorlib_ni+0xd56860 (00007ffa`3d616860) (System.Console.WriteLine(Int32), mdToken: 0000000006000b5b)
00007ff9`e0150504 90              nop

Answer 1

How does the .NET GC / runtime make sure that this would never result in an access violation or reading wild pointers after the SomeClass backing memory has been re-used for something else?

出于与 x 不会引用已被 GC 清理的对象完全相同的原因。您知道这一点是因为 GC 不允许清理可通过托管代码访问的对象。在您清除它之前，可以通过 x 访问该对象，也可以通过 s 访问该对象。 s 是对该对象的引用，GC 在确定是否允许收集该对象时需要对其进行处理。

Answer 2

 // This will store a direct pointer to x.S
 ref var s = ref x.S;

它存储一个指向堆变量的托管内部指针；指针存储到短期存储上的某个位置。短期存储是 GC 的根。

// And now the GC will be free to re-use this memory
x = null;

天哪，没有。 在 GC root 中有一个活的托管内部指针。

How does the .NET GC / runtime make sure that this would never result in an access violation or reading wild pointers after the SomeClass backing memory has been re-used for something else?

直到内部托管指针不再是 GC 的根之后才释放该内存。或者，换句话说：通过实施正确的垃圾收集器。

我不知道你在这里真正问的是什么问题。 GC 阻止了错误 因为这是它唯一的工作 并且它已正确实施。

How/Why 为实例成员引用 return

How/Why does ref return for instance members

c#

jit

garbage-collection

return

ref