c# - 如何在 C# 中创建一个包含数组但不使用堆的结构？

Question

我需要的：

• 具有任意数量顶点（或至少最多max顶点数量）的多边形
• 它应该是一个结构，以便它可以快速并且可以按值分配/传递

似乎我不能使用数组或集合来存储顶点，因为那样我的多边形结构将指向堆上的对象，并且当一个多边形按值分配给另一个多边形时，只会执行浅拷贝，我会有两个多边形都指向同一个顶点数组。例如：

Polygon a = new Polygon(); 
Polygon b = a; 
// both polygons would be changed 
b.vertices[0] = 5; 

那么我如何创建一个可以具有任意数量（或某个固定数量）顶点但根本不使用堆的结构？

我可以使用很多变量v1, v2, v3 ... v10等，但我想或多或少地保持我的代码干净。

标签： c#memorystructheap-memory

Answer 1

您可以选择使用fixed关键字定义数组，将其放入堆栈。

但是您不能直接访问数组的元素，除非您在unsafe上下文中并使用指针。

要获得以下行为：

    static void Main(string[] args)
    {
        FixedArray vertices = new FixedArray(10);
        vertices[0] = 4;

        FixedArray copy = vertices;
        copy[0]  = 8;
        Debug.WriteLine(vertices[0]);
        // 4
        Debug.WriteLine(copy[0]);
        // 8
    }

然后使用以下类定义：

public unsafe struct FixedArray 
{
    public const int MaxSize = 100;

    readonly int size;
    fixed double data[MaxSize];

    public FixedArray(int size) : this(new double[size])
    { }

    public FixedArray(double[] values)
    {
        this.size = Math.Min(values.Length, MaxSize);
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            data[i] = values[i];
        }
    }

    public double this[int index]
    {
        get
        {
            if (index>=0 && index<size)
            {
                return data[index];
            }
            return 0;
        }
        set
        {
            if (index>=0 && index<size)
            {
                data[index] = value;
            }
        }
    }

    public double[] ToArray()
    {
        var array = new double[size];
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            array[i] = data[i];
        }
        return array;
    }        
}

有几件事需要考虑。以上需要用unsafeoption编译。也是MaxSize一个常数，并且所需的存储量不能超过这个值。我正在使用索引器this[int]来访问元素（而不是字段），并且还有一种方法可以使用ToArray(). 构造函数也可以采用本机数组，或者它将使用空数组来初始化值。这是为了确保new FixedArray(10)例如将在固定数组中初始化至少 10 个值（而不是未定义，因为它是默认值）。

fixed 从 Microsoft阅读有关此用法的更多信息或搜索C# Fixed Size Buffers.

• 堆数组字段

   struct StdArray
   {
       int[] vertices;
  
       Foo(int size)
       {
           vertices = new int[size];
       }
   }
  

• 堆栈数组字段

   unsafe struct FixedArray
   {
       fixed int vertices[100];
       int size;
       Foo(int size)
       {
           this.size = size;
           // no initialization needed for `vertices`
       }
   }