Span<T> Struct-datatyp

Definition

generic <typename T>
public value class Span

[System.Runtime.InteropServices.Marshalling.NativeMarshalling(typeof(System.Runtime.InteropServices.Marshalling.SpanMarshaller<,>))]
public readonly ref struct Span<T>

public readonly ref struct Span<T>

[<System.Runtime.InteropServices.Marshalling.NativeMarshalling(typeof(System.Runtime.InteropServices.Marshalling.SpanMarshaller<,>))>]
type Span<'T> = struct

type Span<'T> = struct

Public Structure Span(Of T)

Typparametrar

Arv

Object

ValueType

Span<T>

Attribut

NativeMarshallingAttribute

Kommentarer

Typen Span<T> är en ref struct som allokeras på stacken istället för på den hanterade högen. Referensstruktureringstyper har vissa begränsningar för att säkerställa att de inte kan befordras till den hanterade heapen, inklusive att de inte kan vara:

• Boxed.
• Tilldelad till variabler av typen Object eller dynamic, eller till någon gränssnittstyp.
• Fält i en referenstyp.
• Används över await och yield gränser.

Dessutom kastar anrop till två metoder, Equals(Object) och GetHashCode, en NotSupportedException.

För intervall som representerar oföränderliga eller skrivskyddade strukturer använder du System.ReadOnlySpan<T>.

Memory

A Span<T> representerar en sammanhängande region med godtyckligt minne. En Span<T> instans används ofta för att lagra elementen i en matris eller en del av en matris. Till skillnad från en matris kan dock en Span<T> instans peka på hanterat minne, inbyggt minne eller minne som hanteras på stacken. I följande exempel skapas en Span<Byte> från en matris:

// 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

I följande exempel skapas en Span<Byte> med 100 byte ursprungligt minne:

// 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

I följande exempel används nyckelordet C# stackalloc för att allokera 100 byte minne på stacken:

// 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

Eftersom Span<T> är en abstraktion över ett godtyckligt minnesblock fungerar metoder av typen Span<T> och metoderna med Span<T> parametrar på alla Span<T> objekt oavsett vilken typ av minne det kapslar in. Till exempel kan var och en av de separata kodavsnitten som initierar intervallet och beräknar summan av dess element omstruktureras till enkla initierings- och beräkningsmetoder, vilket visas i följande exempel:

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

Array

När Span<T> omsluter en matris kan den omsluta en hel matris, precis som i exemplen i avsnittet Minne. Eftersom den stöder segmentering Span<T> kan den även peka på valfritt sammanhängande intervall i matrisen.

I följande exempel skapas en sektor med de fem mellersta elementen i en heltalsmatris med 10 element. Observera att koden fördubblar värdena för varje heltal i slicen. Som utdata visar återspeglas de ändringar som gjorts av intervallet i matrisens värden.

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

Segment

Span<T> innehåller två överlagringar av metoden Slice som utgör ett segment av det aktuella intervallet som börjar vid ett angivet index. Detta gör det möjligt att behandla data i en Span<T> som en uppsättning logiska segment som kan bearbetas efter behov av delar av en databearbetningspipeline med minimal prestandapåverkan. Eftersom moderna serverprotokoll ofta är textbaserade är manipulering av strängar och understrängar särskilt viktigt. I klassen String är Substring huvudmetoden för att extrahera delsträngar. För datapipelines som är beroende av omfattande strängmanipulering ger användningen vissa prestandapåföljder eftersom den:

1. Skapar en ny sträng som ska innehålla delsträngen.
2. Kopierar en delmängd av tecknen från den ursprungliga strängen till den nya strängen.

Den här allokerings- och kopieringsåtgärden kan elimineras med antingen Span<T> eller ReadOnlySpan<T>, som följande exempel visar:

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

Se även

• Minnes- och span-relaterade typer
• < Riktlinjer för T- och Span>T-användning< för minne>