将不安全指针返回到类型参数

Question

我试图定义一个属性,返回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,如果我用一个具体的结构手动替换泛型类型参数,那就是

public class MyStructMemWrapper
{
    readonly IntPtr pointerToUnmanagedHeapMem;

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

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

一切都很好.但是,我必须为我使用的每个结构创建一个特殊版本的包装器.那么为什么通用甚至关心它正在铸造什么样的不安全指针呢？

背景信息:我使用的是本机dll,它反过来调用我的c#回调函数,并将其作为指针传递给我最常用的用户数据结构(更准确地说:伪装成IntPtr).为了能够传递GC稳定指针,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.

由于这是当然都在一个什么样的忠实C#程序员可以承受的极限,我创建一个包装类(周围堆分配和指针的使用情况,以结构)分开我尽可能多地从丑陋的东西.为了尽可能方便地为非托管堆上的结构赋值,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的便利性改进(直接返回非特定的IntPtr并将其从外部投射到不安全的指针),因此它可能不惜一切代价.但是现在问题摆在桌面上我想了解它.

编辑:似乎问题是,我假设结构只由值类型组成,这允许我确定它的大小,因此在堆上分配它.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,但由于上述原因,我永远不会这样做.除非我能写一个像"T:struct由值类型组成"这样的泛型约束,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,这需要最新版本Unsafe; 我正在使用:

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

请注意,您现在不需要unsafe使用消费代码 - 只需触摸一个属性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; 现在代码完全"安全"了.Ptr.

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