在最佳实践中，是否可以通过其内存地址访问字段？

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我最近买了这本书，游戏引擎开发基础，第1卷：数学，其中的所有代码示例都是C ++。

在Vector3D的C ++实现中，作者创建了这样的索引器：

struct Vector3D
{
    float x, y, z;

    float& operator [](int i)
    {
        return ((&x)[i]);
    }
}

所以，C＃等效于：

struct Vector3D
{
    float x, y, z;

    public float this[int index]
    {
        get
        {
            fixed (float* x = &X)
            {
                return x[index];
            }
        }
    }
}

这被允许吗？在C ++中，这是未定义的行为，因此我想知道在C＃中这样做是否明智。这绝对是不安全的，但是，如果索引为0、1或2，行为是否会一致？

这里是完整的source code。

c# unsafe
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在最佳实践中，通过字段的内存地址访问字段吗？

简而言之：no。不，这不是最佳做法。没有任何性能上的好处，并且您失去了编译器强制的类型安全性。这样做可能会损害性能，因为编译器无法做出尽可能多的假设来优化已编译的程序。永远不要比编译器聪明。

在Vector3D的C ++实现中，作者创建了这样的索引器：

C ++代码正在做两件不同的事情：

  1. 正在返回float&。

    • 请注意，float&是not指针或“原始”内存地址（内部可以由指针表示，但是当您拥有C ++中的引用时，可以将其转换为一些非常时髦的本机指令逻辑）一个好的编译器）。
    • 在C＃中，您可以将float&（实际上是C＃中的ref float返回到数组元素或字段。

  2. 假定结构的字段将按与数组元素相同的填充顺序进行布局。

    • 这与C ++语言规范相反：
      • C ++规范仅保证数组中的元素是连续的（并且sizeof()包括必要的填充）。即使结构/类字段是统一类型，也不能将其保证。
    • 在C＃中，编译器将积极阻止您编写进行此假设的代码。
    • [C＃的代码(&x)[i]表达式没有真正的实用C＃等效项-因为它只是错误
      • 。
    • 这是错误的，因为struct Vector3D缺少#pragma指令来控制结构打包。

    3. 因此，此C ++：

class Foo
{
    int x[3];
}

是否不是
保证具有与此完全相同的内存中表示形式：
class Bar
{
    int x0;
    int x1;
    int x2;
}

此在此质量检查中已说明：Layout in memory of a struct. struct of arrays  and array of structs in C/C++

（（虽然在典型的x86计算机上它们可能会“正常工作”-索引器也有可能正在读取和写入与数组元素不对应的部分内存，但是因为当使用原始指针时，C ++没有自动运行时边界检查功能，您将不知道代码是否会错误地覆盖内存，直到为时已晚（如果您使用[[lucky

，是操作系统或运行时），从而破坏了进程的内存”内存分配器might检测到错误并终止），这些假设与32位世界中令人毛骨悚然的C ++程序员所用的假设相同，例如，假设sizeof(int*) == sizeof(int)-我们所有人都对此感到高兴我们在2000年代中期移至x64）现在，无论价格多少，C＃

does

都可以通过使用unsafe属性为其用户提供有限数量的类型修饰，即使没有[FieldOffset]修饰符也是如此（这是定义[ C＃中的C0]以与本机API兼容：通过使用重叠的偏移量）-但这是以性能为代价的（有点直觉上相反：由于本机字对齐问题，较小且有效打包的结构较慢处理）。在union上下文中，我

相信

等效于C ++的C＃就是这个（我可能是索引器错误，从我上次不得不使用unsafe C＃代码以来已经有5-6年了）：unsafe
而且这么多层次都是错的：

    将struct Vector3D { [FieldOffset( sizeof(float) * 0 )] private float x; [FieldOffset( sizeof(float) * 1 )] private float y; [FieldOffset( sizeof(float) * 2 )] private float z; public unsafe float* this[Int32 i] { get { float* x0 = &this.x; return &x0[i]; } } } 解释为按索引的字段数组的指针不会比仅使用开关快，这也将更安全。
  1. 没有边界检查。
  2. 使用&this.x和struct-packing实际上使程序
  3. slower
    4. ，因为值将不会在CPU字边界上对齐。
      当今的机器是64位，并且x86 / x64处理器的速度
    • 明显快得多
    ，当值以字长对齐时。 FieldOffset。
如果要在C＃中使用快速安全的This QA reports operations are at least twice as fast when they're aligned 3矢量，请执行以下操作：

float

[您也可以在C ++中执行相同的操作，并且与通过字段偏移量指针处理原始内存相比，编译器可以更好地优化直接命名字段访问，因此与原始的struct Vector3
{
    public float x;
    public float y;
    public float z;

    public ref float this[Int32 i]
    {
        get
        {
            switch( i )
            {
            case 0: return ref this.x;
            case 1: return ref this.y;
            case 2: return ref this.z;
            default: throw new ArgumentOutOfRangeException( nameof(i) );
            }
        }
    }
}
类相比，仍然有可能获得更好的性能。] >
更新

响应OP的评论答复中的问题：

将固定缓冲区用作X，Y和Z的后备字段是否有意义？这将消除对switch语句的需要。此外，关于可变结构的主题，具有只读结构的新功能，是否真的有任何时间不应该将结构设为只读？

在这种情况下，没有理由使用缓冲区（Vector3D或其他方式）。因为这是一个fixed，所以将永远只有3个元素，因此它应该仅使用字段（如果使用堆分配的数组，则会失去Vector3的好处。

总结：

原始方法没有优点

和许多缺点（例如缺少边界检查，这对于内存安全性非常重要）。请注意，整数Locality of Reference直接用机器代码编译成非常快的本机跳转表，从而使其实际上是一种零成本的语言功能。
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