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Span＜T＞是 C# 7.2 引入的重要类型

news 2025/6/24 1:38:56

Span<T> 是 C# 7.2 引入的一个非常重要的类型，它提供了一种低开销、类型安全的方式来操作连续的内存区域。Span<T> 本质上是一个结构体，它封装了一个内存段的引用（通过指针）以及该内存段的长度。由于它直接操作内存，因此性能非常好，同时避免了使用指针时的安全风险，因为它提供了类型安全和边界检查。

主要用途

内存操作：Span<T> 允许你以高效的方式读取、写入或操作内存中的数据，特别适用于处理大量数据或需要高性能的场景，如文件处理、网络通信、图像处理等。
数组和字符串操作：你可以将数组或字符串的一部分包装成一个 Span<T>，然后对这个 Span<T> 进行操作，而无需创建新的数组或字符串。
跨语言互操作性：Span<T> 和相关的类型（如 Memory<T>）是 .NET Core 3.0 引入的跨平台内存模型的一部分，旨在提高与本地代码的互操作性，并允许高效地在托管代码和本地代码之间传递数据。

基本用法

int[] array = { 1, 2, 3, 4, 5 };  // 创建一个Span<int>，引用array的前三个元素  
Span<int> span = new Span<int>(array, 0, 3);  // 遍历Span并打印每个元素  
foreach (var item in span)  
{  Console.WriteLine(item);  
}  // 修改Span中的元素（也会修改原始数组）  
span[0] = 10;  // 再次打印原始数组，第一个元素已被修改  
foreach (var item in array)  
{  Console.WriteLine(item);  
}

注意事项

生命周期：Span<T> 仅仅是对现有内存区域的引用，因此它依赖于该内存区域的生命周期。如果 Span<T> 引用的内存区域在 Span<T> 还在使用时被释放或修改，那么这会导致未定义行为。
栈上分配：Span<T> 设计为在栈上分配，以最小化内存分配的开销。然而，这意味着你不能将 Span<T> 作为类的字段或属性，因为它不能安全地存储在堆上。如果需要跨方法边界传递 Span<T>，可以考虑使用 Memory<T>（它可以在堆上分配）或通过其他方式（如参数传递）来传递。
安全：虽然 Span<T> 提供了类型安全和边界检查，但开发者仍需注意确保不会越界访问内存，并且要确保 Span<T> 引用的内存区域在 Span<T> 生命周期内有效。