Struct System.Span<T>
Questo articolo fornisce osservazioni supplementari alla documentazione di riferimento per questa API.
Il Span<T> tipo è uno struct di riferimento allocato nello stack anziché nell'heap gestito. I tipi di struct ref hanno una serie di restrizioni per assicurarsi che non possano essere promossi all'heap gestito, tra cui che non possono essere boxed, non possono essere assegnati a variabili di tipo Objectdynamic o a qualsiasi tipo di interfaccia, non possono essere campi in un tipo di riferimento e non possono essere usati oltre await i limiti e yield . Inoltre, chiama due metodi e Equals(Object)GetHashCodegenera un'eccezione NotSupportedException.
Importante
Poiché si tratta di un tipo solo stack, Span<T> non è adatto per molti scenari che richiedono l'archiviazione di riferimenti ai buffer nell'heap. Questo vale, ad esempio, per le routine che effettuano chiamate asincrone al metodo. Per questi scenari, è possibile usare i tipi e System.ReadOnlyMemory<T> complementariSystem.Memory<T>.
Per gli intervalli che rappresentano strutture non modificabili o di sola lettura, usare System.ReadOnlySpan<T>.
Memoria
Un Span<T> oggetto rappresenta un'area contigua di memoria arbitraria. Un'istanza Span<T> viene spesso utilizzata per contenere gli elementi di una matrice o una parte di una matrice. A differenza di una matrice, tuttavia, un'istanza Span<T> può puntare alla memoria gestita, alla memoria nativa o alla memoria gestita nello stack. L'esempio seguente crea un oggetto Span<Byte> da una matrice:
// Create a span over an array.
var array = new byte[100];
var arraySpan = new Span<byte>(array);
byte data = 0;
for (int ctr = 0; ctr < arraySpan.Length; ctr++)
arraySpan[ctr] = data++;
int arraySum = 0;
foreach (var value in array)
arraySum += value;
Console.WriteLine($"The sum is {arraySum}");
// Output: The sum is 4950
// Create a span over an array.
let array = Array.zeroCreate<byte> 100
let arraySpan = Span<byte> array
let mutable data = 0uy
for i = 0 to arraySpan.Length - 1 do
arraySpan[i] <- data
data <- data + 1uy
let mutable arraySum = 0
for value in array do
arraySum <- arraySum + int value
printfn $"The sum is {arraySum}"
// Output: The sum is 4950
Nell'esempio seguente viene creato un oggetto Span<Byte> da 100 byte di memoria nativa:
// Create a span from native memory.
var native = Marshal.AllocHGlobal(100);
Span<byte> nativeSpan;
unsafe
{
nativeSpan = new Span<byte>(native.ToPointer(), 100);
}
byte data = 0;
for (int ctr = 0; ctr < nativeSpan.Length; ctr++)
nativeSpan[ctr] = data++;
int nativeSum = 0;
foreach (var value in nativeSpan)
nativeSum += value;
Console.WriteLine($"The sum is {nativeSum}");
Marshal.FreeHGlobal(native);
// Output: The sum is 4950
// Create a span from native memory.
let native = Marshal.AllocHGlobal 100
let nativeSpan = Span<byte>(native.ToPointer(), 100)
let mutable data = 0uy
for i = 0 to nativeSpan.Length - 1 do
nativeSpan[i] <- data
data <- data + 1uy
let mutable nativeSum = 0
for value in nativeSpan do
nativeSum <- nativeSum + int value
printfn $"The sum is {nativeSum}"
Marshal.FreeHGlobal native
// Output: The sum is 4950
L'esempio seguente usa la parola chiave stackalloc C# per allocare 100 byte di memoria nello stack:
// Create a span on the stack.
byte data = 0;
Span<byte> stackSpan = stackalloc byte[100];
for (int ctr = 0; ctr < stackSpan.Length; ctr++)
stackSpan[ctr] = data++;
int stackSum = 0;
foreach (var value in stackSpan)
stackSum += value;
Console.WriteLine($"The sum is {stackSum}");
// Output: The sum is 4950
// Create a span on the stack.
let mutable data = 0uy
let stackSpan =
let p = NativeInterop.NativePtr.stackalloc<byte> 100 |> NativeInterop.NativePtr.toVoidPtr
Span<byte>(p, 100)
for i = 0 to stackSpan.Length - 1 do
stackSpan[i] <- data
data <- data + 1uy
let mutable stackSum = 0
for value in stackSpan do
stackSum <- stackSum + int value
printfn $"The sum is {stackSum}"
// Output: The sum is 4950
Poiché Span<T> è un'astrazione su un blocco arbitrario di memoria, i metodi del tipo e dei Span<T> metodi con Span<T> parametri operano su qualsiasi Span<T> oggetto indipendentemente dal tipo di memoria incapsulato. Ad esempio, ognuna delle sezioni separate del codice che inizializza l'intervallo e calcola la somma dei relativi elementi può essere modificata in singoli metodi di inizializzazione e calcolo, come illustrato nell'esempio seguente:
public static void WorkWithSpans()
{
// Create a span over an array.
var array = new byte[100];
var arraySpan = new Span<byte>(array);
InitializeSpan(arraySpan);
Console.WriteLine($"The sum is {ComputeSum(arraySpan):N0}");
// Create an array from native memory.
var native = Marshal.AllocHGlobal(100);
Span<byte> nativeSpan;
unsafe
{
nativeSpan = new Span<byte>(native.ToPointer(), 100);
}
InitializeSpan(nativeSpan);
Console.WriteLine($"The sum is {ComputeSum(nativeSpan):N0}");
Marshal.FreeHGlobal(native);
// Create a span on the stack.
Span<byte> stackSpan = stackalloc byte[100];
InitializeSpan(stackSpan);
Console.WriteLine($"The sum is {ComputeSum(stackSpan):N0}");
}
public static void InitializeSpan(Span<byte> span)
{
byte value = 0;
for (int ctr = 0; ctr < span.Length; ctr++)
span[ctr] = value++;
}
public static int ComputeSum(Span<byte> span)
{
int sum = 0;
foreach (var value in span)
sum += value;
return sum;
}
// The example displays the following output:
// The sum is 4,950
// The sum is 4,950
// The sum is 4,950
open System
open System.Runtime.InteropServices
open FSharp.NativeInterop
// Package FSharp.NativeInterop.NativePtr.stackalloc for reuse.
let inline stackalloc<'a when 'a: unmanaged> length : Span<'a> =
let voidPointer = NativePtr.stackalloc<'a> length |> NativePtr.toVoidPtr
Span<'a>(voidPointer, length)
let initializeSpan (span: Span<byte>) =
let mutable value = 0uy
for i = 0 to span.Length - 1 do
span[i] <- value
value <- value + 1uy
let computeSum (span: Span<byte>) =
let mutable sum = 0
for value in span do
sum <- sum + int value
sum
let workWithSpans () =
// Create a span over an array.
let array = Array.zeroCreate<byte> 100
let arraySpan = Span<byte> array
initializeSpan arraySpan
printfn $"The sum is {computeSum arraySpan:N0}"
// Create an array from native memory.
let native = Marshal.AllocHGlobal 100
let nativeSpan = Span<byte>(native.ToPointer(), 100)
initializeSpan nativeSpan
printfn $"The sum is {computeSum nativeSpan:N0}"
Marshal.FreeHGlobal native
// Create a span on the stack.
let stackSpan = stackalloc 100
initializeSpan stackSpan
printfn $"The sum is {computeSum stackSpan:N0}"
// The example displays the following output:
// The sum is 4,950
// The sum is 4,950
// The sum is 4,950
Matrici
Quando esegue il wrapping di una matrice, Span<T> può eseguire il wrapping di un'intera matrice, come negli esempi nella sezione Memoria . Poiché supporta il sezionamento, Span<T> può anche puntare a qualsiasi intervallo contiguo all'interno della matrice.
Nell'esempio seguente viene creata una sezione dei cinque elementi centrali di una matrice integer a 10 elementi. Si noti che il codice raddoppia i valori di ogni numero intero nella sezione. Come illustrato nell'output, le modifiche apportate dall'intervallo vengono riflesse nei valori della matrice.
using System;
var array = new int[] { 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20 };
var slice = new Span<int>(array, 2, 5);
for (int ctr = 0; ctr < slice.Length; ctr++)
slice[ctr] *= 2;
// Examine the original array values.
foreach (var value in array)
Console.Write($"{value} ");
Console.WriteLine();
// The example displays the following output:
// 2 4 12 16 20 24 28 16 18 20
module Program
open System
[<EntryPoint>]
let main _ =
let array = [| 2; 4; 6; 8; 10; 12; 14; 16; 18; 20 |]
let slice = Span<int>(array, 2, 5)
for i = 0 to slice.Length - 1 do
slice[i] <- slice[i] * 2
// Examine the original array values.
for value in array do
printf $"{value} "
printfn ""
0
// The example displays the following output:
// 2 4 12 16 20 24 28 16 18 20
Sezioni
Span<T> include due overload del Slice metodo che formano una sezione dall'intervallo corrente che inizia in corrispondenza di un indice specificato. In questo modo è possibile considerare i dati in come Span<T> un set di blocchi logici che possono essere elaborati in base alle esigenze da parti di una pipeline di elaborazione dati con un impatto minimo sulle prestazioni. Ad esempio, poiché i protocolli server moderni sono spesso basati su testo, la manipolazione di stringhe e sottostringhe è particolarmente importante. Nella classe il metodo principale per l'estrazione String di sottostringhe è Substring. Per le pipeline di dati che si basano su una manipolazione estesa delle stringhe, l'uso di offre alcune penalità per le prestazioni, poiché:
- Crea una nuova stringa per contenere la sottostringa.
- Copia un subset dei caratteri dalla stringa originale alla nuova stringa.
Questa operazione di allocazione e copia può essere eliminata usando Span<T> o ReadOnlySpan<T>, come illustrato nell'esempio seguente:
using System;
class Program2
{
static void Run()
{
string contentLength = "Content-Length: 132";
var length = GetContentLength(contentLength.ToCharArray());
Console.WriteLine($"Content length: {length}");
}
private static int GetContentLength(ReadOnlySpan<char> span)
{
var slice = span.Slice(16);
return int.Parse(slice);
}
}
// Output:
// Content length: 132
module Program2
open System
let getContentLength (span: ReadOnlySpan<char>) =
let slice = span.Slice 16
Int32.Parse slice
let contentLength = "Content-Length: 132"
let length = getContentLength (contentLength.ToCharArray())
printfn $"Content length: {length}"
// Output:
// Content length: 132
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