P/Invoke 访问的 Pin 数据答案

【问题标题】：Pin data for P/Invoke accessP/Invoke 访问的 Pin 数据
【发布时间】：2020-12-25 18:54:57
【问题描述】：

我正在使用 P/Invoke 将数据从 C#-Code 传递到 C++-Code，反之亦然。到目前为止，这工作正常。

最近我读了几篇关于需要固定这些数据的文章（例如this one），因为 GC 可能会在 C++ 执行其任务时重新排列或删除它们。

我查阅了一些 Microsoft 文章，但对我而言，它们并不完全清楚何时需要手动完成固定。我理解this 文章的方式是CLR 确保GC 收集时不会出现任何问题。它通过固定数据或将它们复制到 GC 不收集的非托管内存中来做到这一点。所以对我来说，这意味着程序员不需要处理固定。 article 中的示例也没有显示任何固定。我仍然不确定我的结论是否正确。

进一步挖掘，我发现了一些关于我在代码中使用的特定数据类型的更多信息：

int, long：按值传递 - 因此不得固定。但是ref int呢？

IntPtr: 我使用 AllocHGlobal() 在非托管内存中分配空间。 GC 没有涉及到这一点。所以不需要固定。

byte[]：通过引用传递但自动固定。请参阅here：作为一种优化，仅包含 blittable 成员的 blittable 类型和类的数组在编组期间被固定而不是复制。

string：通过引用传递但自动固定。请参阅here：在编组对象（如字符串）期间自动执行固定，但是您也可以使用 GCHandle 类手动固定内存。

string[],'custom struct with strings'：这里我真的不确定。句子“Pinning is automatically executed during marshaling for objects such as String [...]”是否包括字符串数组和自定义结构？

目前我没有固定任何东西，代码工作正常。即使我在 C++ 执行任务时强制 GC 收集。但这当然并不意味着它总是能正常工作。我使用 .Net Framework 4.8。

我需要对上述数据类型进行固定吗？

【问题讨论】：

啊，博客文章。它在描述您需要在哪种情况下执行此操作时做得很差。这是非常少见的，一个需要它的 api 在非托管代码中与 pinvoke 一样难以使用和危险。仅当非托管代码存储您传递的指针时，才需要显式固定。你会期望一个 initialize 函数，一个或多个从你传递的数据中转换或提取信息的实用函数，以及（希望）一个 release 函数来表明你是不再调用实用程序函数。
感谢您的快速回复。所以如果我只在函数调用期间使用传递的指针，那么我不需要固定它们？
没错。

标签： c# c++ clr pinvoke

【解决方案1】：

此处的规则取决于您所调用的内容，因此只能在没有具体示例的情况下给出模糊的建议，但是：

如果您通过 P/Invoke 调用的方法仅在该 P/Invoke 调用期间使用指针，那么：在几乎所有情况下，您都可以并传递一个隐式指针，或在调用周围使用fixed（即，如果P/Invoke 签名仅声明SomeStruct* 或IntPtr），都可以正常工作。

如果您通过 P/Invoke 调用的方法在返回之前存储了指针，然后期望该指针有意义（可能对于基于回调的异步/完成 API），这就是您需要确保数据不会被移动的问题场景：

对于非托管内存，例如来自AllocHGlobal：没有必要
对于内存在堆栈中较低（即在此期间堆栈帧不会被重用的地方）：没有必要
- （如果您在 P/Invoke 中使用堆栈内存并且无法满足该条件：您犯了严重的设计错误）
用于托管内存（堆上的对象等）；这就是乐趣开始的地方；请注意，.NET 5 引入了“固定对象堆”（通常用于用于 P/Invoke 的数组），但除此之外：您需要手动固定

【讨论】：