C#：指向空数组的不安全指针为空？

Question

在unsafe 块中，我试图获取指向byte 数组的指针。但是根据数组的声明大小，我会得到不同的结果：

unsafe {

    byte[] bytes;

    bytes = new byte[1];
    fixed(void* pBytes = bytes)
    {
        ((int)pBytes).Dump(); //prints e.g. 41797644
    }

    bytes = new byte[0];
    fixed(void* pBytes = bytes)
    {
        ((int)pBytes).Dump(); //prints 0 ?!
    }
}

如果我打开即时窗口并输入&bytes，我会得到字节数组的实际地址，包括空数组的情况。

为什么fixed 非托管指针的工作方式不同？

更新：

这是相同的代码以及我从即时窗口中得到的内容：

unsafe {
    byte[] bytes;
    bytes = new byte[1];
    fixed(void* pBytes = bytes)
    {
                       // bytes => 
                       // {byte[1]}
                       //    [0]: 0
                       //
                       // &bytes
                       // 0x0601c34c               //the address of the variable
                       //    bytes: 0x027dc804     //the address of the array
                       //
                       // pBytes
                       // 0x027dc80c               // notice pBytes == (&bytes + 8)
                       //     *pBytes: 0
    }

    bytes = new byte[0];
    fixed(void* pBytes = bytes)
    {
                       // bytes => 
                       // {byte[0]}
                       //
                       // &bytes
                       // 0x0601c34c               //same address of the variable, ofc
                       //    bytes: 0x02aa7ad4     //different address of (new) array 
                       //
                       // pBytes
                       // 0x00000000               // BOINK
                       //     *pBytes: Cannot dereference 'pBytes'. 
                       //              The pointer is not valid.
    }
}

数组对象的地址（&bytes）和数组指针之间的 8 字节差异由对象的标头解释。

内存中的数组表示为：

     type id  size     elem 0   elem1    ...
----|--------|--------|--------|--------|...
    ^ 4Bytes   4Bytes ^
    |                 `--< pBytes
    `--< &bytes

不安全的指针实际上指向实际数据的开始（即将编组到非托管上下文的数据）

有没有办法在代码中获取空数组的实际地址？

FWIW，我实际上需要它才能访问数组的标头，以便即时修改数组的运行时类型。

Answer 1

为什么固定的非托管指针的工作方式不同？

这是一个奇怪的问题。为什么你认为它应该？

约定是：当您修复一个包含 n 个元素且 n > 0 的数组时，您将获得一个指向缓冲区的指针，您可以从中读取和写入 n 个元素。

现在，当 n 为零时，null 是 一个指向缓冲区的指针，您可以从中读取和写入零个元素，因此事实证明，在 n 的情况下实际上满足了该约定为零。 C# 语言不需要这样做。规范说

如果数组表达式为空或数组有零个元素，则固定语句的行为由实现定义。

因此，实现将完全在其权利范围内，例如，在您的程序中引发异常。 C#语言规范实际上根本没有定义你的程序的含义。

您试图在标签外使用fixed 来做一些极其危险和错误的事情。不要那样做。您应该在数组上使用fixed 仅用于一件事：获取指向可以读写的 n 个元素的缓冲区的指针。

有没有办法在代码中获取空数组的实际地址？

是的。使用GCHandle 手动固定。

固定托管对象以获取其地址几乎总是危险和错误的。

我需要它才能访问数组的标题，以便即时修改数组的运行时类型。

这总是危险和错误的。在任何情况下都不要这样做。

Answer 2

获取地址的方法是发GCHandle。

见GCHandle to get address(pointer) of .net object

GCHandle handle;
IntPtr ptr;
byte[] bytes;

bytes = new byte[1];
handle = GCHandle.Alloc(bytes, GCHandleType.Pinned);

ptr = handle.AddrOfPinnedObject();
ptr.ToInt32().Dump(); // Prints 239580124

handle.Free();

unsafe {
    fixed(void* pBytes = bytes)
    {
        ((int)pBytes).Dump(); //prints 239580124
    }
}

bytes = new byte[0];
handle = GCHandle.Alloc(bytes, GCHandleType.Pinned);

ptr = handle.AddrOfPinnedObject();
ptr.ToInt32().Dump(); // Prints 239609660

handle.Free();

unsafe {
    fixed(void* pBytes = bytes)
    {
        ((int)pBytes).Dump(); //prints 0
    }
}

请参阅 Eric Lippert's answer 了解它为何如此运作。