關於.net託管環境下struct類型的內存佈局的認識

熟悉C/C++的朋友都知道，struct類型中的成員在內存中都是按順序依次存放的，即按成員的聲明順序，並且通常是按成員中佔用空間最大的成員進行對齊的。

然而，到了.net託管環境中，則有所不同。CLR爲我們提供了兩種不同的結構成員內存佈局方式：LayoutKind.Sequential和LayoutKind.Explicit，分別實現常用的順序佈局和按偏移量精確佈局。前者是CLR的默認值。我們可以在聲明struct時加上修飾：[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]來告訴CLR要採用的內存佈局方式爲順序。採用這種佈局方式聲明的struct在內存中和非託管環境中聲明的struct一致，所以，通常在和非託管Dll進行交互調用的時候，應將struct聲明成順序式的。看下面的示例：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
struct S1 //16byte
{
    int i; //4byte
    double b; //8byte
}

按順序佈局的S1本來只佔用了12個byte的內存空間，但是，當我們用sizeof(S1)測試的時候，發現它竟然佔用了16個byte的空間，這是因爲LayoutKind.Sequential(默認)情況下，CLR對struct的Layout的處理方法與C/C++中默認的處理方式相同，即按照結構中佔用空間最大的成員進行對齊(Align)。顯然，這種方式浪費了一定的內存空間。

然而，按偏移量來佈局的方式也有一定的不足，當偏移量計算不準的時候，就會造成數據丟失。請看下面的示例：

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct S2
{
     [FieldOffset(0)] int i;
     [FieldOffset(0)] double b;
}

S2中兩種成員的內存位置偏移量都是0,這就意味着它們佔用了相同的部分內存空間。當修改其中一個的值時，必然導致另一個的值也發生變化。因爲，偏移量的計算應當非常小心纔是。以下是一段來MSND上的比較好的例子：

using System.Runtime.InteropServices ;   
[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size=16, CharSet=CharSet.Ansi)]
   public class MySystemTime 
   {
      [FieldOffset(0)]public ushort wYear; 
      [FieldOffset(2)]public ushort wMonth;
      [FieldOffset(4)]public ushort wDayOfWeek; 
      [FieldOffset(6)]public ushort wDay; 
      [FieldOffset(8)]public ushort wHour; 
      [FieldOffset(10)]public ushort wMinute; 
      [FieldOffset(12)]public ushort wSecond; 
      [FieldOffset(14)]public ushort wMilliseconds; 
   }

細心的朋友可能發現：代碼中用的是class面不是struct，這說明class和struct其實沒有本質的區別。再看一個使用順序方式的比較好的例子：

      [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
      public   struct   POINT   {
            public   POINT(int   xx,   int   yy)   {   x=xx;   y=yy;   } //構造函數
            public   int   x;
            public   int   y;
            public   override   string   ToString()   {
                  String   s   =   String.Format( "({0},{1}) ",   x,   y);
                  return   s;
            }
      }

補充說明：

其實，.net中還有第三種佈局方式：[StructLayout(LayoutKind.Auto)]。這種方式下，CLR會對結構體中的字段順序進行調整使之佔用儘可能少的內存，也就是說，CLR會自動將struct中佔用空間多的排在前面，佔用空間少的排在後面，並進行4byte的內存對齊，這樣下來，可以相比順序方式節省一定的內存，但還是比精確定義偏移量的方式多浪費一些內存。

有關.net託管環境下struct類型的內存佈局的問題，更多信息可以閱讀網友happyhippy的博文：
http://www.cnblogs.com/happyhippy/archive/2007/04/12/710927.aspx

《完》