c#：Span结构体的使用

本文主要是介绍c#：Span结构体的使用，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

环境：

window10
.net core 3.1
vs2019

参考：
《.NET高性能编程 - C#如何安全、高效地玩转任何种类的内存之Span的本质(一)。》
《.NET高性能编程 - C#如何安全、高效地玩转任何种类的内存之Span的秉性特点(二)。》
《span之高性能字符串操作实测》

阅读前先补充基础知识：
《c#：值类型、引用类型、装箱和拆箱、结构体、readonly、ref》

一、为什么出现Span？

在Span出现之前：

截取字符串使用方法：SubString()，但是这个方法会在内存中重新开辟空间并将字符串复制进去；
需要访问数组一部分元素时，我们需要传递数组对象、起始索引、长度，如：stream.Write(new byte[100], 10, 20)；

在有了Span之后，我们可以向下面这么用：

// 截取字符串示例，相比直接SubString，这里不再内存中开辟空间，也不拷贝字符串
string str = "一二三四五abcde12345";
var spanStr = str.AsSpan().Slice(10, 5);
var intRes = int.Parse(spanStr);

// 相比 “stream.Write(byteArr, 10, 20);”，我们不用传递起始索引和长度，而是将它作为整体作为入参
FileStream stream = null;
var byteArr = new byte[100];
var spanWrite = byteArr.AsSpan().Slice(10, 20);
stream.Write(spanWrite);

二、Span的概念

MSDN上面的解释是：提供任意内存的连续区域的类型和内存安全表示。

这里我的理解是：用Span封装一块连续内存地址的引用（注意：这块内存有数据类型），这样能避免不必要的数据拷贝。
在这里插入图片描述
正如上面图上所示，Span相当于封装了数组对象，要使用的数组起始索引、数组终止索引（或者是使用长度）。

三、Span可以操作的内存类型

span可以操作的内存类型包括：栈内存、托管堆内存、非托管堆内存等。

public static void Main()
{//托管堆内存var intarr = new int[100];Span<int> spanInt = new Span<int>(intarr);string str = "一二三四五abcde12345";var spanStr = str.AsSpan().Slice(10, 5);var intRes = int.Parse(spanStr);unsafe{// 栈内存byte* stackMem = stackalloc byte[100];Span<byte> span2 = new Span<byte>(stackMem, 100);}unsafe{// 非托管堆内存IntPtr unmanagedHeapMem = IntPtr.Zero;try{unmanagedHeapMem = Marshal.AllocHGlobal(100);Span<byte> span3 = new Span<byte>(unmanagedHeapMem.ToPointer(), 100);}catch{// 因为是非托管内存,所以必须手动释放Marshal.FreeHGlobal(unmanagedHeapMem);}}
}

四、Span应使用的场景

先来观察Span的定义：
在这里插入图片描述
看到 readonly ref，我们应该想到：

Span结构体是只读的（即：Span创建后它引用的对象及索引就确定了，不能再修改）；

注意：Span指向的数据是可以修改的。
Span结构体只能出现在栈中，不能出现在堆中；

Span不能实现接口，不能用作类的属性，参考文章：
《c#：值类型、引用类型、装箱和拆箱、结构体、readonly、ref》

那么，这就说明，Span只能出现在方法的局部变量、非异步(async/await)方法的参数里面。

下面是应用示例：
在这里插入图片描述