细说C#中的字段布局

     对于值类型，字段在内存中的顺序与我们定义时候的顺序一致。对于引用类型，加载程序会选择最合适的方式进行布局，至于什么事最合适的方式，后面会说。此外C#中有一个叫做StructLayout的特性，可以显示对字段的布局进行更多的控制。下面来细细说说这个特性。

     StructLayout（LayoutKind kind）。

    LayoutKind有三个枚举值：Auto，Explicit，Sequential。Auto告诉CLR，你可以随意的对字段进行布局；Explicit告诉CLR某个字段必须在指定的偏移处，他相当于C，c++中union；Sequential告诉CLR，保持字段定义时候的顺序。对于值类型，默认是Explicit，对于引用类型，默认是Auto。

  

  Explicit：

        当我们使用这个枚举值时，还必须使用一个叫做FieldOffset的特性。实例如下：

     static void Main(string[] args)     {         Char2Int to = new Char2Int();         to.c='a';         Console.WriteLine(i.a);         Console.Read();     }    [StructLayout(LayoutKind.Explicit) ]    public struct Char2Int    {        [FieldOffset(0)]public int a;        [FieldOffset(0)]public char c;    }

编译，运行，输出什么呢？答案是97.。可以发现，这个结构体实现了一个转换功能，既可以将int转换为char，也可以将char转换为int。

        通过使用FieldOffset(0)来将a和c安排在同一个位置，当使用a是，就将值当做int来读，当使用c时，就当做字符来读。当我们为值类型中的字段使用FieldOffset时，为了达到最大的性能，一定要注意地址对齐。简单的说，地址对齐就是字段的地址必须是字段大小的倍数。

        假设a地址y=为x+R。其中x是Char2Int的首地址，R为一个偏移量。如果x是对齐的，那么R对齐则y肯定对齐。事实上，x肯定是对齐的，这一点ＣＬＲ完全可以保证。那么我们考虑一个字段是否对齐，就需要考虑R是否是字段大小的倍数即可。

　　上例中，ａ的偏移量为０，０是4（int的大小）的倍数，所以字段a是对齐的。c的偏移量是0，0也是1（char的大小）倍数，所以c也对齐。

        可以想象，如果将a的偏移量改为1，那么a就肯定对齐咯。不对齐会引起性能损失，因为cpu需要两个周期来读，等等，这里如果是32机器确实需要两个读周期，如果是64为机器，那么就一个周期咯，因为64为cpu的机器字长是8字节。

     如果字段是引用类型，那么他的偏移量必须是4的倍数（32为cpu）或者8的倍数（64为cpu）。如果不是，那么就会抛出一个TypeLoadException异常。还需要注意的是，这个引用类型不能和非值类型字段重叠，也就是不能string在偏移0处，int也在偏移0处。代码如下

  
     static void Main(string[] args)     {         Int32Stringto = new Int32String();         to.i=12;         Console.Read();     } 


[StructLayout(LayoutKind.Explicit)] public class Int2String { [FieldOffset(0)] public int i; [FieldOffset(0)]public string str; }       

运行这段代码，就会抛出一个TypeLoadException异常，提示引用类型字段不能和值类型字段重叠。如果修改代码如下，也会抛出一个异常，提示引用类型的字段不对齐：
     static void Main(string[] args)     {         Int32Stringto = new Int32String();         to.i=12;         Console.Read();     }   [StructLayout(LayoutKind.Explicit)]    public class Int2String    {        [FieldOffset(0)] public int i;        [FieldOffset(5)]public string str;    }   
注意，这里将str的偏移量修改成了5，这时候肯定不对齐，CLR会抛出一个TypeLoadException。
    需要注意的是，在为32为机器开发的应用程序，到了64为cpu可能会运行不了，这可能是因为指针对齐的原因。譬如，如果我们将str的偏移量修改为4，那么代码在32为cpu上运行良好，在64位cpu就会抛出异常。正确的做法是对所有引用类型的偏移量都设置为8的倍数，因此可以将str的偏移量设置为8，这样代码在32,64都运行良好。

   如何设置字段的偏移量
         如果有很多个字段，如何正确的设置他们的偏移量，同时又保持最小的内存空间呢？可以将占地最大的排在最前面，然后依次是小类型的字段。如果我们的类型中有double和int，char，那么就应当先定义double，然后是int，最后是char。代码如下：
    public struct LayoutDemo    {        public double A;        public int B;        public char C;    }



	
				
	
					   
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