在 C#/CLR 中指向值类型的中间是否安全？

Question

我有一个应该传递给 glLoadMatrixf 的 Matrix4D。为了克服 p/invoke 开销（即每次固定、编组等），我使用指针而不是通常的数组。所以我有两个问题。

1. Matrix4D 基于复制粘贴类。它已经过测试并且可能进行了一些优化——不想重新发明轮子（我也很擅长数学）。无论如何，该类使用 16 个字段而不是 1 个固定数组（我猜该类是在 C# 1.0 时代编写的）。布局是顺序的，因此 GetPointer 方法只获取指向第一个字段的指针。问题是：会有一些填充问题吗？我的意思是，例如，运行时将浮点数扩展到双精度数，以便将一组字段索引为数组会得到垃圾。或者顺序布局是否通过规范阻止了这种情况？还是我应该严格遵守固定数组？

2. 第二个问题是优化器可能进行的更改。矩阵是一个值类型，在其上调用 float* GetPointer()。恐怕优化器可能会以 GetPointer 指向一些垃圾的方式重新排列代码。

例如：

GL32NativeMethods.glLoadMatrixf((mat1 * mat2).GetPointer());

这样做是否安全？目前我这样做是为了确定（尽管我完全不确定）：

Matrix4D tmp = mat1 * mat2;
GL32NativeMethods.glLoadMatrixf(tmp.GetPointer());

对于这个问题还有其他可能的解决方案吗？ 附：调用 glLoadMatrixf 后，就不需要指针了。

更新

我担心的是，在调用 GetPointer() 和 glLoadMatrixf() 之间，优化器可能会丢弃该值（如我所想）：

float* f = mat.GetPointer();

// 这里优化器决定丢弃 mat 变量，因为它不再使用了。

// 也许它现在用其他辅助值填充 mat 的内存区域（例如，对于 P/Invoke？）

GL32NativeMethods.glLoadMatrixf(f); // 引用丢弃的数据。

Answer 1

嘿，我忘记了本机代码与类型无关，即重要的是实际的内存对齐。 我会试试这个：

public static extern void glLoadMatrixf(ref Matrix4D mat);
GL32NativeMethods.glLoadMatrixf(ref mat);

本机代码会被欺骗认为 mat 是一个浮点数组，尽管它实际上是一个带有浮点数组对齐的值类型。

Answer 2

我用以下方式包装了 OpenGL 方法：

    public static void UniformMatrix4(int location, Int32 count, bool transpose, float[] value) {
        unsafe {
            fixed (float* fp_value = value)
            {
                Delegates.pglUniformMatrix4fv(location, count, transpose, fp_value);
            }
        }
    }

    [System.Runtime.InteropServices.DllImport(Library, EntryPoint = "glUniformMatrix4fv", ExactSpelling = true)]
    internal extern static unsafe void glUniformMatrix4fv(int location, Int32 count, bool transpose, float* value);

然后，我可以使用 float[] 来指定矩阵分量。当然还有一个 Matrix 类，它定义了浮点数组和抽象数学运算。