C# 語言規範--1.4 自動記憶體管理

規範

手動記憶體管理要求開發人員管理記憶體塊的分配和回收。手動記憶體管理可能既耗時又麻煩。在 C# 中提供了自動記憶體管理，使開發人員從這個繁重的任務中解脫出來。在絕大多數情況下，自動記憶體管理可以提高代碼品質和開發人員的工作效率，並且不會對錶達能力或效能造成負面影響。

樣本

using System;

public class Stack

{

   private Node first = null;

   public bool Empty {

      get {

         return (first == null);

      }

   }

   public object Pop() {

      if (first == null)

         throw new Exception("Can't Pop from an empty Stack.");

      else {

         object temp = first.Value;

         first = first.Next;

         return temp;

      }

   }

   public void Push(object o) {

      first = new Node(o, first);

   }

   private class Node

   {

      public Node Next;

      public object Value;

      public Node(object value): this(value, null) {}

      public Node(object value, Node next) {

         Next = next;

         Value = value;

      }

   }

}

顯示了一個 Stack 類，它實際上是 Node 執行個體的一個連結資料表。Node 執行個體是在 Push 方法中建立的，當不再需要它們時會對其進行記憶體回收。當任何代碼都不再可能訪問某個 Node 執行個體時，該執行個體就成為記憶體回收的對象。例如，當從 Stack 中移除某項時，相關的 Node 執行個體就符合了記憶體回收條件，等待被回收。

樣本

class Test

{

   static void Main() {

      Stack s = new Stack();

      for (int i = 0; i < 10; i++)

         s.Push(i);

      s = null;

   }

}

顯示了使用 Stack 類的代碼。該代碼建立了一個 Stack 類，並用 10 個元素初始化該類，然後給它賦值 null。給變數 s 賦了 null 值後，Stack 及關聯的 10 個 Node 執行個體變得符合記憶體回收條件。記憶體回收行程可以立即清除上述執行個體，但並沒要求它一定做到立即清除。

為 C# 服務的基礎記憶體回收行程可以通過在記憶體中移動對象來工作，而這種移動對於大多數 C# 開發人員是不可見的。對於那些通常滿足於自動記憶體管理、但有時又需要精確控制或細微效能調整的開發人員，C# 提供了編寫“不安全”代碼的能力。這類代碼可以直接處理指標類型和對象地址。但是，C# 要求程式員固定對象，暫時阻止記憶體回收行程移動它們。

從開發人員和使用者的角度，這種“不安全”代碼功能實際上是一種“安全”的功能。在代碼中必須用修飾符 unsafe 清楚地標記出不安全的程式碼，以便開發人員不可能不經意地使用不安全語言功能，並且編譯器和執行引擎協同工作，確保不安全的程式碼無法假冒安全的程式碼。這些限制將不安全的程式碼的使用僅限於代碼受到信任的情況。

樣本

using System;

class Test

{

   static void WriteLocations(byte[] arr) {

      unsafe {

         fixed (byte* pArray = arr) {

            byte* pElem = pArray;

            for (int i = 0; i < arr.Length; i++) {

               byte value = *pElem;

               Console.WriteLine("arr[{0}] at 0x{1:X} is {2}",

                  i, (uint)pElem, value);

               pElem++;

            }

         }

      }

   }

   static void Main() {

      byte[] arr = new byte[] {1, 2, 3, 4, 5};

      WriteLocations(arr);

   }

}

顯示了一個名為 WriteLocations 的方法。它含有一個不安全塊，該塊固定了一個數組執行個體，然後使用指標操作實現逐個地訪問該數組的元素。每個數組元素的索引、值和位置被寫入控制台。下面是一個可能的輸出樣本：

arr[0] at 0x8E0360 is 1

arr[1] at 0x8E0361 is 2

arr[2] at 0x8E0362 is 3

arr[3] at 0x8E0363 is 4

arr[4] at 0x8E0364 is 5

當然，確切的記憶體位置可能因應用程式的不同執行而異。