CSharp对象的内存结构

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内存结构

  • 对象类型指针（MethodTable方法表包含类型及其方法）可获得类型定义
  • 同步块索引占4字节，64位系统额外需要4字节对齐
  • 托管内存中对齐：32位系统4字节对齐，64位需要8字节对齐
  • 托管内存中智能排列字段使对象占用尽量少的内存
  • 托管对象无法使用代码获取其大小
  • StructLayout是用于封送非托管对象时使用，不影响托管内存中的排布方式

托管内存中的占用情况

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class()
{
    int number; //4 bytes
    char c;     //2 bytes
    double d;   //8 bytes
    float f;    //4 bytes
    bool b;     //1 byte
}
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|             Method Table Pointer                | 8 bytes
|-------------------------------------------------| 
|          Synchronization Block Index            | 8 bytes
|-------------------------------------------------|
|                      double                     | 8 bytes
|-------------------------------------------------|
|         int            |            float       | 8 bytes
|-------------------------------------------------|
| bool|    char    |                              | 8 bytes
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非托管内存排布

  • 此对齐方式只是针对于在输出为非托管对象时的字段排列方式，在托管内存中不生效
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//
// 摘要:
//     Controls the layout of an object when exported to unmanaged code.
public enum LayoutKind
{
    //
    // 摘要:
    //     The members of the object are laid out sequentially, in the order in which they
    //     appear when exported to unmanaged memory. The members are laid out according
    //     to the packing specified in System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute.Pack,
    //     and can be noncontiguous.
    Sequential = 0,
    //
    // 摘要:
    //     The precise position of each member of an object in unmanaged memory is explicitly
    //     controlled, subject to the setting of the System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute.Pack
    //     field. Each member must use the System.Runtime.InteropServices.FieldOffsetAttribute
    //     to indicate the position of that field within the type.
    Explicit = 2,
    //
    // 摘要:
    //     The runtime automatically chooses an appropriate layout for the members of an
    //     object in unmanaged memory. Objects defined with this enumeration member cannot
    //     be exposed outside of managed code. Attempting to do so generates an exception.
    Auto = 3
}

Sqquential 顺序布局

  • CLR对struct的Layout的处理方法与C/C++中默认的处理方式相同，即按照结构中占用空间最大的成员进行对齐(Align)
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[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
class Sample()
{
    int number; //4 bytes
    char c;     //2 bytes
    double d;   //8 bytes
    float f;    //4 bytes
    bool b;     //1 byte
}
//sizeof(Sample) = 40个字节

Explicit 精准布局

  • CLR不对结构体进行任何内存对齐(Align)
  • 需要用FieldOffset()设置每个成员的位置
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[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
class Sample()
{
    [FieldOffset(0)]
    int number1;
    [FieldOffset(0)]//公用体
    int number2;
    [FieldOffset(4)]
    int number2;
}

Auto 自动布局

  • CLR会对结构体中的字段顺序进行调整，使实例占有尽可能少的内存，并进行4byte的内存对齐(Align)

StructLayout特性三种附加字段

Charset

  • CharSet定义在结构中的字符串成员在结构被传给DLL时的排列方式。可以是Unicode、Ansi或Auto。
  • 默认为Auto，在WIN NT/2000/XP中表示字符串按照Unicode字符串进行排列，在WIN 95/98/Me中则表示按照ANSI字符串进行排列。

Pack

  • Pack定义了结构的封装大小。可以是1、2、4、8、16、32、64、128或特殊值0。特殊值0表示当前操作平台默认的压缩大小。