浅析如何验证fixed关键字效果

本文主要是一种验证，对与fixed关键字操作的的验证，希望通过本文能让大家对fixed关键字理解得更深入一些。同时也会分析程序员可能出现问题的一些坏习惯，希望对大家有所帮助。

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之前谈到String连接操作的性能，其中会涉及到unsafe操作，而unsafe操作必然会涉及到指针，于是fixed关键字也应运而生。fixed关键字是用来pin住一个引用地址的，因为我们知道CLR的垃圾收集器会改变某些对象的地址，因此在改变地址之后指向那些对象的引用就要随之改变。这种改变是对于程序员来说是无意识的，因此在指针操作中是不允许的。否则，我们之前已经保留下的地址，在GC后就无法找到我们所需要的对象。现在就来我们就来做一个小实验，验证fixed关键字的效果。

当然，这个实验很简单，简单地可能会让您笑话。首先我们来准备一个SomeClass类：

 
   
  public class SomeClass    
  {    
      public int Field;    
  }

然后准备一段代码：

 
   
  private static unsafe void GCOutOfFixedBlock()    
  {    
      var a = new int[100];    
      var c = new SomeClass();    
     
      fixed (int* ptr = &c.Field)    
      {    
          PrintAddress("Before GC", (int)ptr);    
      }    
     
      GC.Collect(2);    
     
      fixed (int* ptr = &c.Field)    
      {    
          PrintAddress("After GC", (int)ptr);    
      }    
  }    
     
  private static void PrintAddress(string name, int address)    
  {    
      Console.Write(name + ": 0x");    
      Console.WriteLine(address.ToString("X"));    
  }

在GCOutOfFixedBlock方法中，我们首先分配一个长度为100的int数组，然后新建一个SomeClass对象。新建数组的目的在于制造“垃圾”，目的是在调用GC.Collect方法时改变SomeClass对象在堆中的位置。由于垃圾回收发生在fixed代码块之外，这样我们前后两次打印出的值便是不同的：

Before GC: 0x1A058C0
After GC: 0x1975DF4

值得注意的是，这段代码必须在Release模式下进行编译，让CLR执行代码时进行优化，这样CLR便会在垃圾回收时发现a数组已经是垃圾了（因为后面的代码不会用它），于是会将其回收——否则便无法看出地址改变的效果来。那么，我们重写一段代码：

 
   
  private static unsafe void GCInsideFixedBlock()    
  {    
      var a = new int[100];    
      var c = new SomeClass();    
     
      fixed (int* ptr = &c.Field)    
      {    
          PrintAddress("Before GC", (int)ptr);    
          GC.Collect(2);    
      }    
     
      fixed (int* ptr = &c.Field)    
      {    
          PrintAddress("After GC", (int)ptr);    
      }    
  }

结果如下：

Before GC: 0x1B558C0
After GC: 0x1B558C0

由于GC发生在fixed代码块内部，因此c对象被pin在堆上了，于是GC前后c对象的地址没变，这就是fixed的作用。那么，下面这段代码运行结果是什么呢？

 
   
  private static unsafe void Mixed()    
  {    
      var a = new int[100];    
      var c1 = new SomeClass();    
      var c2 = new SomeClass();    
     
      fixed (int* ptr1 = &c1.Field)    
      {    
          PrintAddress("Before GC", (int)ptr1);    
      }    
     
      fixed (int* ptr2 = &c2.Field)    
      {    
          PrintAddress("Before GC (fixed)", (int)ptr2);    
          GC.Collect(2);    
      }    
     
      fixed (int* ptr1 = &c1.Field)    
      {    
          PrintAddress("After GC", (int)ptr1);    
      }    
     
      fixed (int* ptr2 = &c2.Field)    
      {    
          PrintAddress("After GC (fixed)", (int)ptr2);    
      }    
  }

至于为什么是这个结果，那便和CLR实现方式有关了。

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