在固定块中创建实例会导致指针无效或内存损坏吗？

问题描述

假设一个不安全的方法。有一个固定块通过第一个元素固定数组，即 fixed (void* p = &array[0])。在该块中，实例由 new 关键字或 Marshal.PtrToStructure 创建。我是否冒着 p 指向无效地址的风险？这会破坏内存吗？

示例：

unsafe object ArrayToObject(Byte[] array,Type type)
{
    // Precondition checks on arguments

    fixed (void* p = &array[0])
    {
        return Marshal.PtrToStructure(new IntPtr(p),type));
    }
}

我在上述实现中遇到了一个相当罕见的问题，即生成的对象与数组中的数据不匹配。（最后一段要么全为 0，要么很明显它不可能是那个。）这个方法有时也被频繁调用，通常相隔不到 1 毫秒。数组分配也以这样的频率发生在单独的线程上，因此这也可能导致我的问题。我也没有以这种强度使用该软件，因此我无法真正重现该问题。此外，我目前只在 .NET 4.0 上看到过这个问题。

我最近读了一本书，建议避免在固定块中进行堆分配，但除此之外还没有看到任何提及风险的内容，同时看到了大量保证对象已固定，并且将不被移动。我还没有完成这本书，所以不确定这是否解释了这一点。（至少不会立即解释这种事情。）最近还阅读了 GC 如何在第一代、第二代和第三代堆之间移动小对象，不幸的是 array 足够小（不超过 1,000 个元素），因此如果不是固定块。

目前我已切换到 GCHandle，我希望它可以解决此问题，但这让我很烦恼。

由于向后兼容，我对 .NET 4.0 和 .NET 4.7 的这种行为很感兴趣。

解决方法

在 fixed 块内，p 被完美定义，PtrToStructure 调用分配了一个新对象复制数据 来自缓冲区，所以：一旦 PtrToStructure 完成，它来自哪里并不重要。因此，这段代码没有任何问题。但是，如果您尝试在现有缓冲区内“分配”对象：这不是这段代码的作用。

如果所涉及的类型是没有引用的 struct（即满足 unmanaged 约束的类型），则有多种方法可以获得对的托管（即不是 unsafe）引用现有数组里面的数据，同时强制类型（通常在byte和一些自定义的struct之间），例如：

static ref T Coerce<T>(byte[] array) where T : unmanaged
    => ref MemoryMarshal.Cast<byte,T>(array)[0];

使用：

static void Main()
{
    byte[] data = new byte[16];
    Console.WriteLine(BitConverter.ToString(data));
    ref SomeStruct val = ref Coerce<SomeStruct>(data);
    val.a = 1;
    val.b = 2;
    val.c = 3;
    Console.WriteLine(BitConverter.ToString(data));
}

struct SomeStruct
{   // note: structs should usually be "readonly"; this
    // is for convenience of example only
    public int a,b,c;
}

请注意，通过将 byte[] 签名中的 Span<byte> 更改为 Coerce<T>，这也适用于任何任意内存（堆栈、非托管堆等）。

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