在托管 .NET 代码中分配非托管内存

Question

您好，我有一个非托管函数，它获取由 malloc 分配的一块内存，并稍后以异步方式释放它。 我想将其包装到托管包装器中。 下面的代码可以吗？

void managed_fx (byte data __gc[], size_t size)
{
    //  Pin the data
    byte __pin *pinned_data = &data [0];

    //  Copy data to the unmanaged buffer.
    void *unmanaged_data = malloc (size);
    memcpy (unmanaged_data, (byte*) pinned_data, size);

    //  Forward the call
    fx (unmanaged_data, size);
}

Answer 1

我的 MC++ 有点生疏，但我认为 __pin 会固定源变量，直到“pinned_data”超出范围（至少，这就是 C++/CLI 中等效的 pin_ptr 所做的）。 通常，您应该尽快取消固定它，即出于性能原因，您不应在同一范围内调用 fx。

在这种情况下是否有必要固定？

是的。 您想要从非托管代码访问托管内存。

gc 可以在 memcpy 之前释放它吗

吗？否。对数据有强引用，所以gc不会收集它。 然而，它可能会收集一些其他对象，并在压缩步骤中移动内存中的数据。 那么malloc就会访问错误的内存区域。 固定可以防止这种情况发生，但代价是为 GC 进行额外的簿记（这就是为什么您应该尽快取消固定对象）。

即使在托管代码中使用了非托管内存，malloc 是否也会分配该内存？

是的。

Answer 2

你需要测试你的 malloc 它实际上已经分配了你的指针。
不了解 C++/CLI，所以我不知道你的 pin 是否可以工作。 您不需要使用编组库来保证在复制内存时固定内存吗？

Answer 3

有关如何分配的信息，请阅读本文非托管数据。 查看 Marshall 类。 也许会有一些方法可以替代你的 Managed_fx 函数。

Answer 4

好吧，让我们变得更简单：

void managed_fx (byte data __gc[])
{
     //  Pin the data
     byte __pin *pinned_data = &data [0];

     //  Copy data to the unmanaged buffer.
     void *unmanaged_data = malloc (data.Length);
     assert (unmanaged_data);
     memcpy (unmanaged_data, (byte*) pinned_data, data.Length);

     //  Forward the call
     fx (unamanged_data, data.Length);
 }

不过，我还有几个问题：

1. 在这种情况下是否有必要固定？ gc 可以在 memcpy 发生之前释放它吗？
2. 即使在托管代码中使用了非托管内存，malloc 是否也会分配该内存？

Answer 5

您

1. 假设数据数组至少有同样大的大小。 这是一个可能等待发生的错误

2. 不检查 malloc() 的结果

3. 无论如何，您可能不需要这样做，只需传递固定字节指针即可没问题（除非调用的 fx() 函数以某种方式更改了数据，在这种情况下可能需要复制）。 根据稍后释放的内存，这很可能是不可能的。

   无论如何，

考虑到这一点，这里有一个修复版本

void managed_fx (byte data __gc[], size_t size)
{
    if (data.Length < size)
        throw gcnew System.IndexOutOfRangeException(
            "the unmanaged buffer is not big enough");
    //  Pin the data
    byte __pin *pinned_data = &data [0];

    //  Copy data to the unmanaged buffer.
    void *unmanaged_data = malloc (size);
    if (unmanaged_data == NULL) 
        throw gcnew OutOfMemoryException(
            "could not allocate memory for the unmanaged buffer");
    memcpy (unmanaged_data, (byte*) pinned_data, size);

    //  Forward the call
    fx (unamanged_data, size);
}

来回答进一步的问题：

固定对于执行 memcpy 是必要的。 它不会阻止 GC 运行时删除内存（技术上确实如此，但只是保留对其的引用），它会阻止内存在内存中移动。 由于 memcpy 是一个非托管函数 - 它无法处理它正在操作的在内存中移动的指针。
malloc 完全是非托管的（尽管运行时库可以自由使用托管堆的保留区域来执行此操作）。

对于“代码”是托管的还是非托管的，源 C++/CLI 中没有明显的区别。 编译时，某些部分将是 CIL 中间代码，其他部分将是纯本机代码，重要的是使用的变量是托管的还是非托管的。 托管引用（任何带有 ^ 的内容）只能由本身托管的代码操作/使用。 这意味着如果运行时改变了托管对象在内存中的位置，则它可以自由地改变所使用的底层指针的值。 它以对托管函数安全的方式执行此操作（当周围的世界发生变化时，它们会暂停）。
由于存在许多有用的函数，但不知道如何处理此类托管引用，您最终可能需要使用指向它们的简单指针。
由于此操作是不安全的（如果 GC 启动移动引用），因此固定指针的存在是为了使此操作安全且简单，因为它既需要一个指针，又在该指针的生命周期内阻止运行时移动指向的变量。