Return 指向类型参数的指针不安全

Question

我正在尝试定义一个属性 returns 指向泛型类型参数的指针，如下所示：

public class MemWrapper<T> where T: struct
{
    readonly IntPtr pointerToUnmanagedHeapMem;

    // ... do some memory management also ...

    public unsafe T* Ptr
    {
        get {return (T*)(pointerToUnmanagedHeapMem);}
    }
}

编译器抱怨无法声明指向托管类型 T 的指针或获取其地址或大小 (CS0208)。奇怪的是，如果我用具体结构手动替换泛型类型参数，即

public class MyStructMemWrapper
{
    readonly IntPtr pointerToUnmanagedHeapMem;

    // ... do some memory management also ...

    public unsafe MyStruct* Ptr
    {
        get {return (MyStruct*)(pointerToUnmanagedHeapMem);}
    }
}

编译一切正常。但是我必须为我使用的每个结构创建一个专门版本的包装器。那么为什么泛型甚至关心它正在铸造什么样的不安全指针？

背景信息：我正在使用本机 dll，它依次调用我的 c# 回调函数并将我最通用的用户数据结构作为指针传递给它（更准确地说: 伪装成 IntPtr)。为了能够完全传递 GC-stable 指针，我在非托管堆上分配我的用户数据结构。因此，我必须注意最后再次释放内存。

因为这当然是一个忠实的 c# 程序员所能承受的极限，我正在创建一个包装器 class（围绕堆分配和指向结构的指针的使用），它将我分隔为尽可能远离丑陋的东西。为了尽可能容易地为非托管堆上的结构分配值，我想定义上面的属性.

public struct MyStruct {public double x;}

// ...

MemWrapper<MyStruct> m = new MemWrapper<MyStruct>();

unsafe
{
    // ideally I would like to get rid of the whole 
    // bloody unsafe block and directly write m.x = 1.0
    m.Ptr->x = 1.0;
}

当然，不安全的属性只是一个小小的便利改进（直接返回非特定的 IntPtr 并将其从外部转换为不安全的指针），所以它可能根本不值得成本。但是现在问题出在了table上，我想明白了。

编辑： 看来问题是，我假设结构仅由值类型组成，这让我可以确定它的大小，然后将它分配到堆。在专用版本中，结构的组成确实为编译器所知。

然而，在通用版本中，结构也可以由引用（即托管）类型组成，尽管由于上述原因我永远不会这样做。除非我能够写出像 "where T: struct is composed of value types" 这样的通用约束，否则我似乎运气不好......

Answer 1

泛型和指针不能很好地协同工作，但这实际上非常适合 "ref return":

public class MemWrapper<T> where T : struct
{
    readonly IntPtr pointerToUnmanagedHeapMem;

    // ... do some memory management also ...

    public unsafe ref T Ptr
    {
        get { return ref Unsafe.AsRef<T>(pointerToUnmanagedHeapMem.ToPointer()); }
    }
}

替代Ptr语法：

public unsafe ref T Ptr => ref Unsafe.AsRef<T>(pointerToUnmanagedHeapMem.ToPointer());

请注意，这需要 Unsafe 的最新版本；我在这里使用：

<PackageReference Include="System.Runtime.CompilerServices.Unsafe" Version="4.4.0" />

请注意，您现在不需要在使用代码中使用 unsafe - 只需属性触及 pointerToUnmanagedHeapMem.

消费代码：

var wrapper = ... // some MemWrapper<T>
ref Foo foo = ref wrapper.Ptr;
Console.WriteLine(foo.SomeProperty); // not foo->SomeProperty
SomeInnerMethod(ref foo); // pass down to other ref Foo methods

没有非托管指针；代码现在完全 "safe" 在 .Ptr.

之外

注意：如果您需要谈论多个连续项目：Span<T>/Memory<T> 是您的朋友。

Return 指向类型参数的指针不安全

Return unsafe pointer to type parameter

c#

generics

unsafe

unmanaged