.NET 新星 Span，探索其全面应用奥秘？

本文共计1175个文字，预计阅读时间需要5分钟。

SpanT 的实现原理：

SpanT 是通过.NET中的 Span 类型实现的，它是一个结构体，用于在内存中高效地处理连续的元素。Span 提供了一种方式来访问内存中的数据块，而不需要创建新的数组或列表，从而减少了内存分配和垃圾回收的开销。

具体实现原理如下：

1. 内存连续性：Span 要求其内部数据必须是连续的内存块。这意味着 Span 可以直接访问内存中的数据，而不需要额外的索引或查找。

2. 无所有权：Span 不拥有其内部数据。它只是提供了一个访问数据的接口。这意味着 Span 不能修改其内部数据，只能读取。

3. 类型参数：Span 是一个泛型结构体，允许用户指定要存储的数据类型 T。这使得 Span 可以用于各种不同类型的数据。

4. 构造函数：Span 提供了多种构造函数，允许用户从不同的数据源创建 Span 实例，例如从数组、字符串或内存指针。

5. 内存操作：Span 提供了一系列方法来操作内存，如复制、比较、查找等。

6. 性能优势：由于 Span 直接操作内存，并且不涉及额外的内存分配，因此它在处理大量数据时具有更高的性能。

总结来说，SpanT 通过利用内存连续性和无所有权的特性，提供了一种高效的数据访问方式，特别适合于需要频繁访问和操作大量数据的场景。

2. Span<T> 是如何实现的？

​​docs.microsoft.com/en-us/archive/msdn-magazine/2018/january/csharp-all-about-span-exploring-a-new-net-mainstay#how-is-spant-implemented​​

内容列表：

• ​​1. Span<T> 是什么？​​
• ​​2. Span<T> 是如何实现的？​​
• ​​3. 什么是 Memory<T>，以及为什么你需要它？​​
• ​​4. Span 和 Memory 是如何与 .NET 库集成的？​​
• ​​5. NET 运行时​​
• ​​6. C# 语言和编译器受到什么影响？​​

通常开发人员并不需要理解其使用的库是如何实现的。不过，对于 Span<T> 来说，它值得至少理解它后面的细节，因为这些细节影响到它的性能和使用方式的约束。

首先，Span<T> 是包含一个 ref 和长度的值类型，参考定义如下：

public readonly ref struct Span<T>
{
private readonly ref T _pointer;
private readonly int _length;
...
}

该 ​​ref T​​ 字段的概念在一开始可能奇怪 - 但是，在 C# 中并不能实际定义 ref T 字段，甚至在 MSIL 中。但是 Span<T> 实际上被开发用来使用运行时的特定内部类型，可以被看作 JIT，使用 JIT 生成等价的 ref T 字段。考虑更为常见的 ref 用法:

public static void AddOne(ref int value) => value += 1;
...
var values = new int[] { 42, 84, 126 };
AddOne(ref values[2]);
Assert.Equal(127, values[2]);

这段代码通过引用传递数组中的一个位置，这样你得到一个在堆栈上的 ref T。该 Span<T> 与 ref T 是相同的思想，简单地在 struct 中封装。直接包含此类 ref 或者间接包含的类型被称为仿 ref 类型，C# 7.2 编译器使用 ref struct 签名来定义此类仿 ref 类型。

通过该总结，明确了两件事：

1. 通过这种方式定义的 Span，可以与数组一样高效：对 Span 的索引不需要从指针和其开始位置开始计算，因为 ref 字段已经封装了它们。( 相反，ArraySegment 有独立的 offset 字段，使得它在索引访问和分发时都变得更为昂贵 )
2. Span 的本质是仿 ref 类型，带来了与 ref T 字段一样的约束。

第二个问题带来了有趣的分支，这些分支导致 .NET 包含由 Memory<T> 引导的第二中类型。