c# 如果 span<T>(memory<T>) 引用堆栈上的缓冲区会发生什么答案

【问题标题】：c# What happen if span<T>(memory<T>) refers to buffers on stackc# 如果 span<T>(memory<T>) 引用堆栈上的缓冲区会发生什么
【发布时间】：2018-12-02 04:28:52
【问题描述】：

.NET Standard 2.1 引入了一项新功能，您可以在其中“控制”内存块而不是复制它们：Span 或Memory。

在文档示例中，我注意到可以引用堆栈缓冲区：

byte data = 0;
Span<byte> stackSpan = stackalloc byte[100];
for (int ctr = 0; ctr < stackSpan.Length; ctr++)
   stackSpan[ctr] = data++;

据我所知，进程的堆栈内存是有限的（1MB 或 4MB），我们无法手动释放它。

所以我猜想创建一个Memory<T> 或Span<T> 会以某种方式“固定”堆栈上的内存位置，以便我们可以索引它？但这不是堆栈泄漏的潜在情况，可能导致堆栈溢出吗？由于堆栈上的数组应该与Memory<T> 或Span<T> 一样长。

【问题讨论】：

是的，如果你在栈上分配太多内存会导致栈溢出，但是在栈上分配数组的机制（stackalloc）并不是新的。它从一开始就在 C# 中，并且需要使用 unsafe 关键字。除此之外，还有其他更常见的方法会导致堆栈溢出。
@MikeZboray 也许我没有描述清楚。我的意思是“堆栈泄漏”
没有。创建指向 stackalloc 内存的指针始终有效，不需要固定（堆栈不会移动）并且不会增加分配大小。您唯一需要担心的是不使用超出分配生命周期的跨度。方法结束。没问题，跨度也无法幸免。
@HansPassant 但是 Memory 怎么样，它可以是一个类的字段。为了能够通过索引访问数据。只要 Memory 对象存在，堆栈上的数据就应该存在。就像示例一样，它应该是有效的，直到 GC 杀死 Memory 实例。我说的对吗？
什么是“堆栈泄漏”？您似乎认为对堆栈分配数组的引用可能会以某种方式逃逸到堆中。这不是我对功能的理解。 Span<T> 可以引用堆栈或堆上的底层内存，但它必须位于堆栈上。 Memory<T> 可以引用仅在堆上的内存。它本身是一个普通的结构，所以它不需要分配，但不像Span<T> 那样绑定到堆栈。 Memory<T> 类似于 ArraySegment<T>。见Stephen Toub's article。

标签： c# memory stack-overflow .net-standard

【解决方案1】：

这是安全的，因为 Span 的生命周期将与堆栈分配的数组相同或更短。

您不能至少直接将stackalloc 的结果分配给Memory<T>（我认为即使是不安全的代码也无济于事-C#: convert generic pointer to array），因此将其范围限定为Span<T>。

根据您发布的link，Span 生命周期与其定义的范围相关：

Span<T> 是一个 ref 结构，分配在堆栈上而不是托管堆上。 Ref struct 类型有许多限制，以确保它们不能被提升到托管堆，

请注意，ref struct 禁止某些操作，包括您应该关注的操作 - 从分配堆栈的方法返回 Span<T>。由于结果 span 将同时（或更早）被销毁，然后堆栈帧包含由 stackalloc 创建的数组。

   static Span<byte> MySpan()
   {
        Span<byte> span = stackalloc byte[100];
        // error CS8352: Cannot use local 'span' in this context because it may 
        // expose referenced variables outside of their declaration scope
        return span;
    }

MSDN 杂志文章（2018 年 1 月）C# - All About Span: Exploring a New .NET Mainstay Stephen Toub 也对此进行了介绍。

【讨论】：

嗯...但是如果作为参数发送，您可以返回 Span 吗？看起来编译器对 Span 做了一些特殊处理
@joe 返回方法的参数不会延长这些参数的生命周期，因为调用者方法必须在堆栈上（并因此保留分配的数据）直到同步方法返回（您不能将 Span 用作异步正是出于这个原因，方法的参数——它“释放”了调用方法的堆栈）。结果，当您尝试在方法中返回 Span created 时，您会看到不同的行为。
@joe 我的理解是“特殊处理”是针对更广泛的ref struct 而不是直接针对Span<T>，但根据规范肯定会添加大量检查。