追了多年的开发框架，你还认识指针吗？

原创

一线码农 2020-08-29 20:51:54 ©著作权

文章标签 java 文章分类 Java 后端开发

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一：背景

** **1. 讲故事

高级语言玩多了，可能很多人对指针或者汇编都淡忘了，本篇就和大家聊一聊指针，虽然C#中是不提倡使用的，但你能说指针在C#中不重要吗？你要知道FCL内库中大量的使用指针，如String,Encoding,FileStream等等数不胜数，如例代码：


    private unsafe static bool EqualsHelper(string strA, string strB)
    {
        fixed (char* ptr = &strA.m_firstChar)
        {
            fixed (char* ptr3 = &strB.m_firstChar)
            {
                char* ptr2 = ptr;
                char* ptr4 = ptr3;
                while (num >= 12) {...}
                while (num > 0 && *(int*)ptr2 == *(int*)ptr4) {...}
            }
        }
    }

    public unsafe Mutex(bool initiallyOwned, string name, out bool createdNew, MutexSecurity mutexSecurity)
    {
        byte* ptr = stackalloc byte[(int)checked(unchecked((ulong)(uint)securityDescriptorBinaryForm.Length))]
    }

    private unsafe int ReadFileNative(SafeFileHandle handle, byte[] bytes, out int hr)
    {
        fixed (byte* ptr = bytes)
        {
            num = ((!_isAsync) ? Win32Native.ReadFile(handle, ptr + offset, count, out numBytesRead, IntPtr.Zero) : Win32Native.ReadFile(handle, ptr + offset, count, IntPtr.Zero, overlapped));
        }
   }

对，你觉得的美好世界，其实都是别人帮你负重前行，退一步说，指针的理解和不理解，对你研究底层源码影响是不能忽视的，指针相对比较抽象，考的是你的空间想象能力，可能现存的不少程序员还是不太明白，因为你缺乏所见即所得的工具，希望这一篇能帮你少走些弯路。

二：windbg助你理解

指针虽然比较抽象，但如果用windbg实时查看内存布局，就很容易帮你理解指针的套路，下面先理解下指针的一些简单概念。

1. &、 运算符*

&取址运算符，用于获取某一个变量的内存地址, *运算符，用于获取指针变量中存储地址指向的值，很抽象吧，看windbg。

unsafe
{
		int num = 10;
		int* ptr = &num;
		var num2 = *ptr;
		Console.WriteLine(num2);
}

0:000> !clrstack -l
OS Thread Id: 0x41ec (0)
Child SP               IP Call Site
0000005b1efff040 00007ffc766208e2 *** WARNING: Unable to verify checksum for ConsoleApp4.exe
ConsoleApp4.Program.Main(System.String[]) [C:\dream\Csharp\ConsoleApp1\ConsoleApp4\Program.cs @ 25]
LOCALS:
0x0000005b1efff084 = 0x000000000000000a
0x0000005b1efff078 = 0x0000005b1efff084
0x0000005b1efff074 = 0x000000000000000a

仔细观察 LOCALS 中三组键值对。

<1> int* ptr = # => 0x0000005b1efff078 = 0x0000005b1efff084

int* ptr叫做指针变量，既然是变量必须得有自己的栈上地址 0x0000005b1efff078 ，而这个地址上的值为 0x0000005b1efff084，这不就是num的栈地址嘛，嘿嘿。

<2> var num2 = *ptr; => 0x0000005b1efff074 = 0x000000000000000a

*ptr 就是用ptr的value [0x0000005b1efff084] 获取这个地址指向的值，所以就是10啦。

如果不明白，我画一张图，这可是重中之重哦~

2. 运算符

** 也叫二级指针，指向一级指针变量地址的指针，有点意思，如下程序：ptr2指向的就是 ptr的栈上地址，一图胜千言。

    unsafe
    {
        int num1 = 10;
        int* ptr = &num1;
        int** ptr2 = &ptr;
        var num2 = **ptr2;
    }


0:000> !clrstack -l
ConsoleApp4.Program.Main(System.String[]) [C:\dream\Csharp\ConsoleApp1\ConsoleApp4\Program.cs @ 26]
    LOCALS:
        0x000000305f5fef24 = 0x000000000000000a
        0x000000305f5fef18 = 0x000000305f5fef24
        0x000000305f5fef10 = 0x000000305f5fef18
        0x000000305f5fef0c = 0x000000000000000a

**3. ++、--运算符 ** 这种算术操作常常用在数组或者字符串等值类型集合，比如下面代码：

    fixed (int* ptr = new int[3] { 1, 2, 3 }) { }
    fixed (char* ptr2 = "abcd") { }

首先ptr默认指向数组在堆上分配的首地址，也就是1的内存地址，当ptr++后会进入到下一个整形元素2的内存地址，再++后又进入下一个int的内存地址，也就是3，很简单吧，我举一个例子：

        unsafe
        {
            fixed (int* ptr = new int[3] { 1, 2, 3 })
            {
                int* cptr = ptr;
                Console.WriteLine(((long)cptr++).ToString("x16"));
                Console.WriteLine(((long)cptr++).ToString("x16"));
                Console.WriteLine(((long)cptr++).ToString("x16"));
            }
        }

0:000> !clrstack -l
    LOCALS:
        0x00000070c15fea50 = 0x000001bcaac82da0
        0x00000070c15fea48 = 0x0000000000000000
        0x00000070c15fea40 = 0x000001bcaac82dac
        0x00000070c15fea38 = 0x000001bcaac82da8

一图胜千言哈，Console中的三个内存地址分别存的值是1,2,3哈，不过这里要注意的是，C#是托管语言，引用类型是分配在托管堆中，所以堆上地址会存在变动的可能性，这是因为GC会定期回收内存，所以vs编译器需要你用fixed把堆上内存地址固定住来逃过GC的打压，在本例中就是 0x000001bcaac82da0 - (0x000001bcaac82da8 +4)。