本文采用半譯方式。

在本文中，將會介紹 C# 7.2 中引入的新類型：Span 和 Memory，文章深入研究 Span<T> 和 Memory<T> ，并演示如何在 C# 中使用它們。

本文所有代碼用例在 .NET 6.0 下運行。

.NET 中支持的內(nèi)存類型

.NET 中，開發(fā)者能夠使用的三種內(nèi)存類型，分別是：

• Stack memory 堆棧內(nèi)存: 駐留在堆棧中，并使用stackalloc 關(guān)鍵詞分配；
• Managed memory 托管內(nèi)存: 駐留在堆中并由 GC 管理；
• Unmanaged memory 非托管內(nèi)存: 駐留在非托管堆中，并通過調(diào)用 Marshal.AllocHGlobal or 或者Marshal.AllocCoTaskMem 方法 分配；

.NET Core 2.1 中新增的類型

.NET Core 2.1 中新引入的類型包括:

• System.Span: 這以類型安全和內(nèi)存安全的方式表示任意內(nèi)存的連續(xù)部分；

• System.ReadOnlySpan: 這表示任意連續(xù)內(nèi)存區(qū)域的類型安全和內(nèi)存安全只讀表示形式；

• **System.Memory: ** 這表示一個連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域；

• System.ReadOnlyMemory: 類似ReadOnlySpan, 此類型表示內(nèi)存的連續(xù)部分ReadOnlySpan, 它不是 ByRef 類型；

  譯者注：ByRef 類型指的是 ref readonly struct。

訪問連續(xù)內(nèi)存: Span 和 Memory

開發(fā)者可能經(jīng)常需要在應(yīng)用程序中處理大量數(shù)據(jù)，例如字符串處理在任何應(yīng)用程序中都是至關(guān)重要的，因此開發(fā)者必須遵循推薦的實踐以避免不必要的分配。開發(fā)者可以使用不安全的代碼塊和指針直接操作內(nèi)存，但是這種方法有相當大的風險，指針操作容易出現(xiàn)錯誤，如溢出、空指針訪問、緩沖區(qū)溢出和懸空指針。如果 bug 只影響堆?；蜢o態(tài)內(nèi)存區(qū)域，那么它將是無害的，但是如果它影響關(guān)鍵的系統(tǒng)內(nèi)存區(qū)域，則可能導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰。

因此，出現(xiàn)了 Span<T> 和 Memory<T> ，能夠以安全的方式使用指針訪問內(nèi)存。

Span<T> 和 Memory<T> 是 .NET 新引入的類型(都是 struct)，它們提供了一種類型安全的方法來訪問任意內(nèi)存的連續(xù)區(qū)域。Span<T> 和 Memory<T> 都是 System 命名空間的一部分，表示連續(xù)的內(nèi)存塊，沒有任何復(fù)制語義。

C# 新版本添加了 Span<T> 、 Memory<T> 、 ReadOnlySpan 和 ReadOnlyMemory 類型 ，它們可以幫助開發(fā)者在安全和性能方面直接使用內(nèi)存。

這些新類型在 System.Memory 命名空間中，適用于需要處理大量數(shù)據(jù)或希望避免不必要的內(nèi)存分配(例如在使用緩沖區(qū)時)的高性能場景。與在 GC 堆上分配內(nèi)存的數(shù)組類型不同，這些新類型提供了對任意托管或本機內(nèi)存的連續(xù)區(qū)域的抽象，而不需要在 GC 堆上分配內(nèi)存。

譯者注：因為它們都是 struct，會被分配到棧中。

Span<T> 和 Memory<T> 結(jié)構(gòu)體為數(shù)組、字符串或任何連續(xù)的托管或非托管內(nèi)存塊提供低級接口，它們的主要功能是促進微優(yōu)化和編寫低分配代碼，以減少托管內(nèi)存分配，從而減少垃圾收集器的負擔。它們還允許切片或處理數(shù)組、字符串或內(nèi)存塊的某個部分，而無需復(fù)制原始內(nèi)存塊。Span<T> 和 Memory<T> 在高性能領(lǐng)域非常有用，例如 ASP.NET Core 6 request-processing 管道。

Span 介紹

Span<T> (早期稱為 Slice) 出現(xiàn)于 C# 7.2/NET Core 2.1，創(chuàng)建它的開銷幾乎為零，它提供了一種使用連續(xù)內(nèi)存塊的類型安全方法，例如：

• Arrays and subarrays 數(shù)組和子數(shù)組
• Strings and substrings 字符串和子字符串
• Unmanaged memory buffers 非托管內(nèi)存緩沖區(qū)

Span 類型表示駐留在托管堆、堆棧甚至非托管內(nèi)存中的連續(xù)內(nèi)存塊，如果創(chuàng)建一個基元類型的數(shù)組(使用 stackalloc 創(chuàng)建)，它將在堆棧上分配，并且不需要垃圾回收來管理其生存期。Span<T> 能夠指向分配給堆棧或堆上的內(nèi)存塊。但是，因為 Span<T> 被定義為 ref 結(jié)構(gòu)，所以它應(yīng)該只駐留在堆棧上。

以下是一目了然的 Span<T> 的特征:

• Value type 值類型
• Low or zero overhead 低或零開銷
• High performance 高性能
• Provides memory and type safety 提供內(nèi)存和類型安全

開發(fā)者可以將 Span 與下列任一項一起使用

• Arrays
• Strings
• Native buffers 本地緩沖區(qū)

可以轉(zhuǎn)換為 Span<T> 的類型列表如下:

• Arrays
• Pointers 指針
• IntPtr 指針
• stackalloc

開發(fā)者可以將以下所有內(nèi)容轉(zhuǎn)換為 ReadOnlySpan<T> :

• Arrays
• Pointers 指針
• IntPtr 指針
• stackalloc
• string

Span<T> 是一個僅堆棧類型， 準確地說它是一個 ByRef 類型。因此，既不能將 span 裝箱，也不能顯示為僅限堆棧類型的字段，也不能在泛型參數(shù)中使用它們。但是，可以使用 span 來表示返回值或方法參數(shù)。請參考下面給出的代碼片段，它說明了 Span 結(jié)構(gòu)的完整源代碼:

public readonly ref struct Span<T> 
{
    internal readonly
    ByReference<T> _pointer;
    private readonly int _length;
    //Other members
}

因為 Span 定義時，是 public readonly ref struct Span<T>，表示只能在堆棧中分配。

開發(fā)者可以在這里查看 struct Span<T> 的完整源代碼: https://github.com/dotnet/corefx/blob/master/src/common/src/corelib/system/Span.cs。

Span<T> 源代碼顯示它基本上包含兩個只讀字段: 一個本機指針和一個長度屬性，表示 Span 包含的元素數(shù)。

Span 的使用方式與數(shù)組相同，但是與數(shù)組不同，它可以引用堆棧內(nèi)存，即堆棧上分配的內(nèi)存、托管內(nèi)存和本機內(nèi)存。這為開發(fā)者提供了一種簡單的方法來利用以前只有在處理非托管代碼時才能獲得的性能改進。

若要創(chuàng)建空的 Span，可以使用 Span.Empty 屬性:

 Span<char> span = Span<char>.Empty;

下面的代碼片段演示如何在托管內(nèi)存中創(chuàng)建 Byte 數(shù)組，然后從中創(chuàng)建 span 實例。

var array = new byte[100];
var span = new Span<byte>(array);

C# 中的 Span

下面是如何在堆棧中分配一塊內(nèi)存并使用 Span 指向它：

Span<byte> span = stackalloc byte[100];

下面的代碼片段顯示了如何使用字節(jié)數(shù)組創(chuàng)建 Span、如何將整數(shù)存儲在字節(jié)數(shù)組中以及如何計算存儲的所有整數(shù)的總和。

var array = new byte[100];
var span = new Span<byte>(array);

byte data = 0;
for (int index = 0; index < span.Length; index++)
    span[index] = data++;

int sum = 0;
foreach (int value in array)
    sum += value;

下面的代碼片段從本機內(nèi)存（非托管內(nèi)存）創(chuàng)建一個 Span：

var nativeMemory = Marshal.AllocHGlobal(100);
Span<byte> span;
unsafe
{
    span = new Span<byte>(nativeMemory.ToPointer(), 100);
}

現(xiàn)在可以使用下面的代碼片段在 Span 指向的內(nèi)存中存儲整數(shù)，并顯示存儲的所有整數(shù)的總和:

byte data = 0;
for (int index = 0; index < span.Length; index++)
    span[index] = data++;

int sum = 0;
foreach (int value in span) 
    sum += value;

Console.WriteLine ($"The sum of the numbers in the array is {sum}");
Marshal.FreeHGlobal(nativeMemory);

還可以使用 stackalloc 關(guān)鍵字在堆棧內(nèi)存中分配 Span，如下所示：

byte data = 0;
Span<byte> span = stackalloc byte[100];

for (int index = 0; index < span.Length; index++)
    span[index] = data++;

int sum = 0;
foreach (int value in span) 
    sum += value;

Console.WriteLine ($"The sum of the numbers in the array is {sum}");

需要開啟不安全代碼設(shè)置。

Span 和 Arrays

切片允許將數(shù)據(jù)視為邏輯塊，然后可以以最小的資源開銷處理這些邏輯塊。Span<T> 可以包裝整個數(shù)組，因為它支持切片，所以可以讓它指向數(shù)組中的任何連續(xù)區(qū)域。下面的代碼片段顯示了如何使用 Span<T> 指向數(shù)組中由三個元素組成的片段。

int[] array = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 } ;
Span<int> slice = new Span<int>(array, 2, 3);

作為 Span<T> struct 的一部分，Slice 方法有兩個重載，允許基于索引創(chuàng)建，這允許將Span<T> 數(shù)據(jù)作為一系列邏輯塊來處理，這些邏輯塊可以單獨處理，也可以按照數(shù)據(jù)處理流水線的各個部分的要求來處理。

開發(fā)者可以使用 Span<T> 來包裝整個數(shù)組。因為它支持切片，所以它不僅可以指向數(shù)組的第一個元素，還可以指向數(shù)組中任何連續(xù)的元素范圍。

foreach (int i in slice)
    Console.WriteLine($"{i} ");

執(zhí)行前面的代碼片段時，分片數(shù)組中的整數(shù)將顯示在控制臺上，如圖2所示。

Span 和 ReadOnlySpan

ReadOnlySpan<T> 實例通常用于引用數(shù)組項或數(shù)組的塊。與數(shù)組不同，ReadOnlySpan<T> 實例可以引用本機內(nèi)存、托管內(nèi)存或堆棧內(nèi)存。Span<T> 和 ReadOnlySpan<T> 都提供了連續(xù)內(nèi)存區(qū)域的類型安全表示， Span<T> 提供對內(nèi)存區(qū)域的讀寫訪問， ReadOnlySpan<T> 提供對內(nèi)存段的只讀訪問。

下面的代碼片段說明了如何使用 ReadOnlySpan 在 C# 中切割字符串的一部分：

ReadOnlySpan<char> readOnlySpan = "This is a sample data for testing purposes.";
int index = readOnlySpan.IndexOf(' ');
var data = ((index < 0) ?
    readOnlySpan : readOnlySpan.Slice(0, index)).ToArray();

Memory 入門

Memory<T> 是一個引用類型，它表示內(nèi)存的一個連續(xù)區(qū)域，具有一個長度，但不一定從索引0開始，可以是另一個 Memory 中的許多區(qū)域之一。由 Memory 表示的內(nèi)存甚至可能不是開發(fā)者自己的進程，因為它可能已經(jīng)在非托管代碼中分配。內(nèi)存對于表示非連續(xù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)非常有用，因為它允許開發(fā)者像對待單個連續(xù)緩沖區(qū)一樣對待它們，而不需要進行復(fù)制。

以下是 Memory 的定義：

public struct Memory<T> 
{
    void* _ptr;
    T[]   _array;
    int   _offset;
    int   _length;

    public Span<T> Span => _ptr == null ? new Span<T>(_array, _offset, _length) : new Span<T>(_ptr, _length);
}

除了包含 Span<T> 功能外，Memory<T> 還提供了一個安全的、可切片的視圖，可以進入任何連續(xù)的緩沖區(qū)，無論是數(shù)組還是字符串。與 Span<T> 不同，它沒有僅限于堆棧的約束，因為它不是類似于 ref 的類型。因此，開發(fā)者可以將它放在堆上，在集合中或異步等待中使用它，將它保存為字段或裝箱，就像對待任何其他 C# 結(jié)構(gòu)一樣。

當需要修改或處理 Memory<T> 引用的緩沖區(qū)時，Span<T> 屬性允許開發(fā)者獲得高效的索引功能。相反，Memory<T> 是一種比 Span 更通用和高級的交換類型，它具有一個名為 ReadOnlyMemory<T> 的不可變的只讀對應(yīng)物。

盡管 Span<T> 和 Memory<T> 都代表一個連續(xù)的內(nèi)存塊，但與 Span<T> 不同，Memory<T> 不是一個 ref 結(jié)構(gòu)。因此，與 Span<T> 相反，開發(fā)者可以在托管堆上的任何位置使用 Memory<T> 。因此，在 Memory<T> 中沒有與 Span<T> 中相同的限制，開發(fā)者可以使用 Memory<T> 作為類字段，并且可以跨 await 和 yield 邊界（下面會說到）。

ReadOnlyMemory

與 ReadOnlySpan<T> 類似，ReadOnlyMemory<T> 表示對連續(xù)內(nèi)存區(qū)域的只讀訪問，但與 ReadOnlySpan<T> 不同，它不是 ByRef 類型。

現(xiàn)在請參考下面的字符串，其中包含由空格字符分隔的國家名稱。

string countries = "India Belgium Australia USA UK Netherlands";
var countries = ExtractStrings("India Belgium Australia USA UK Netherlands".AsMemory());

通過提取字符串的方法提取每個國家的名稱，如下所示：

public static IEnumerable<ReadOnlyMemory <char>> ExtractStrings(ReadOnlyMemory<char> c)
{
    int index = 0, length = c.Length;
    for (int i = 0; i < length; i++)
    {
        if (char.IsWhiteSpace(c.Span[i]) || i == length)
        {
            yield return c[index..i];
            index = i + 1;
        }
    }
}

開發(fā)者可以調(diào)用上述方法，并使用以下代碼片段在控制臺窗口中顯示國家名稱：

var data = ExtractStrings(countries.AsMemory());
foreach(var str in data)
    Console.WriteLine(str);

Span 和 Memory 的優(yōu)勢

使用 Span 和 Memory 類型的主要優(yōu)點是提高了性能。開發(fā)者可以通過使用 stackalloc 關(guān)鍵字來分配堆棧上的內(nèi)存，該關(guān)鍵字分配一個未初始化的塊，該塊是 T[size]類型的實例。如果開發(fā)者的數(shù)據(jù)已經(jīng)在堆棧上，則不需要這樣做，但是對于大型對象，這樣做很有用，因為以這種方式分配的數(shù)組只有在其作用域持續(xù)存在時才存在。如果使用堆分配的數(shù)組，可以通過 Slice()這樣的方法傳遞它們，并在不復(fù)制任何數(shù)據(jù)的情況下創(chuàng)建視圖。

這里還有一些好處：

• 它們減少了垃圾收集器的分配數(shù)量。它們還減少了數(shù)據(jù)的副本數(shù)量，并提供了一種更有效的方法來同時處理多個緩沖區(qū)；
• 它們允許開發(fā)者編寫高性能代碼。例如，如果開發(fā)者有一大塊內(nèi)存需要分成小塊，那么使用 Span 作為原始內(nèi)存的視圖。這允許開發(fā)者的應(yīng)用程序直接從原始緩沖區(qū)訪問字節(jié)，而無需復(fù)制；
• 它們允許開發(fā)者直接訪問內(nèi)存而無需復(fù)制內(nèi)存。這在使用本機庫或與其他語言進行互操作時特別有用；
• 它們允許開發(fā)者在性能至關(guān)重要的緊密循環(huán)(如加密或網(wǎng)絡(luò)包檢查)中消除邊界檢查；
• 它們允許開發(fā)者消除與通用集合(如 List)相關(guān)的裝箱和取消裝箱成本；
• 通過使用單一數(shù)據(jù)類型(Span)而不是兩種不同類型(Array 和 ArraySegment) ，它們可以編寫更容易理解的代碼；

連續(xù)和非連續(xù)內(nèi)存緩沖區(qū)

連續(xù)內(nèi)存緩沖區(qū)是將數(shù)據(jù)保存在順序相鄰位置的內(nèi)存塊，換句話說，所有的字節(jié)在內(nèi)存中都是相鄰的。數(shù)組表示連續(xù)的內(nèi)存緩沖區(qū)。

例如:

int[] values = new int[5]; 

上面示例中的五個整數(shù)將從第一個元素(值[0])開始，按順序放置在內(nèi)存中的五個位置。

與連續(xù)緩沖區(qū)不同，開發(fā)者可以使用非連續(xù)緩沖區(qū)來處理多個數(shù)據(jù)塊并不相鄰的情況，或者在使用非托管代碼時使用非連續(xù)緩沖區(qū)，Span 和 Memory 類型是專門為非連續(xù)緩沖區(qū)設(shè)計的，并提供了使用它們的方便方法。

非連續(xù)的內(nèi)存區(qū)域不能保證元素以任何特定的順序存儲，也不能保證元素在內(nèi)存中緊密地存儲在一起。非連續(xù)緩沖區(qū)(如 ReadOnlySequence (與段一起使用時))駐留在內(nèi)存的單獨區(qū)域中，這些區(qū)域可能分散在堆中，不能被單個指針訪問。

例如，IEnumable 是非連續(xù)的，因為在開發(fā)者逐個枚舉每個項之前，無法知道下一個項將在哪里。為了表示段之間的這些間隔，必須使用附加數(shù)據(jù)來跟蹤每個段的開始和結(jié)束位置。

不連續(xù)的緩沖區(qū): ReadOnly 序列

讓作者們假設(shè)開發(fā)者正在使用一個不連續(xù)的緩沖區(qū)。例如，數(shù)據(jù)可能來自網(wǎng)絡(luò)流、數(shù)據(jù)庫調(diào)用或文件流。這些場景中的每一個都可以有多個大小不同的緩沖區(qū)。一個 ReadOnlySequence 實例可以包含一個或多個內(nèi)存段，每個段可以有自己的 Memory 實例。因此，單個 ReadOnlySequence 實例可以更好地管理可用內(nèi)存，并提供比許多串聯(lián)內(nèi)存實例更好的性能。

開發(fā)者可以使用 SequenceReader 類上的工廠方法 Create()以及 AsReadOnlySequence()等其他方法創(chuàng)建 ReadOnlySequence 實例。Create() 方法有幾個重載，允許開發(fā)者傳入 byte [] 或 ArraySegment、字節(jié)數(shù)組序列(IEnumable)或 IReadOnlyCollection /IReadOnlyList/IList / ICollection 字節(jié)數(shù)組集合(byte [])和 ArraySegment。

開發(fā)者現(xiàn)在知道 Span<T> 和 Memory<T> 提供了對連續(xù)內(nèi)存緩沖區(qū)(如數(shù)組)的支持。系統(tǒng)。緩沖區(qū)命名空間包含一個名為 ReadOnlySequense<T> 的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)支持處理不連續(xù)的內(nèi)存緩沖區(qū)。下面的代碼片段說明了如何在 C# 中使用 ReadOnlySequence<T> :

int[] array = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
var readOnlySequence = new ReadOnlySequence<int>(array);
var slicedReadOnlySequence = readOnlySequence.Slice(1, 5);

開發(fā)者也可以使用 ReadOnlyMemory<T> ，如下所示:

int[] array = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
ReadOnlyMemory<int> memory = array;
var readOnlySequence = new ReadOnlySequence<int>(memory);
var slicedReadOnlySequence = readOnlySequence.Slice(1,  5);

實際場景

現(xiàn)在讓作者們來談?wù)勔粋€現(xiàn)實中的場景，以及 Span<T> 和 Memory<T> 是如何起作用的。請考慮以下字符串數(shù)組，其中包含從日志文件檢索到的日志數(shù)據(jù):

string[] logs = new string[]
{
    "a1K3vlCTZE6GAtNYNAi5Vg::05/12/2022 09:10:00 AM::http://localhost:2923/api/customers/getallcustomers",
    "mpO58LssO0uf8Ced1WtAvA::05/12/2022 09:15:00 AM::http://localhost:2923/api/products/getallproducts",
    "2KW1SfJOMkShcdeO54t1TA::05/12/2022 10:25:00 AM::http://localhost:2923/api/orders/getallorders",
    "x5LmCTwMH0isd1wiA8gxIw::05/12/2022 11:05:00 AM::http://localhost:2923/api/orders/getallorders",
    "7IftPSBfCESNh4LD9yI6aw::05/12/2022 11:40:00 AM::http://localhost:2923/api/products/getallproducts"
};

請記住，開發(fā)者可以擁有數(shù)百萬條日志記錄，因此性能至關(guān)重要。這個示例只是從大量日志數(shù)據(jù)中提取的日志數(shù)據(jù)。每個行的數(shù)據(jù)由 HTTP 請求 ID、 HTTP 請求的 DateTime 和端點 URL 組成?，F(xiàn)在假設(shè)開發(fā)者需要從這些數(shù)據(jù)中提取請求 ID 和端點 URL。

開發(fā)者需要一個高性能的解決方案。如果使用 String 類的 Substring 方法，就會創(chuàng)建許多字符串對象，這也會降低應(yīng)用程序的性能。最好的解決方案是在這里使用 Span<T> 來避免分配。解決這個問題的方法是使用 Span<T> 和 Slice 方法，如下一節(jié)所示。

Benchmarking 基準測試

是時候測量一下了?，F(xiàn)在讓作者們對 Span<T> struct 與 String 類的 Substring 方法的性能進行基準測試。

安裝 NuGet 包

目前為止還不錯。下一步是安裝必要的 NuGet 包。要將所需的包安裝到項目中，右鍵單擊解決方案并選擇 Manage NuGet Packages for Solution... 。現(xiàn)在在搜索框中搜索名為 BenchmarkDotNet 的軟件包并安裝它?；蛘撸_發(fā)者也可以在NuGet Package Manager 命令提示符下鍵入以下命令:

PM> Install-Package BenchmarkDotNet

Benchmarking Span

現(xiàn)在讓作者們研究一下如何對 Substring 和 Slice 方法的性能進行基準測試。使用清單1中的代碼創(chuàng)建一個名為 BenchmarkPerformance 的新類。開發(fā)者應(yīng)該注意在 GlobalSetup 方法中如何設(shè)置數(shù)據(jù)以及 GlobalSetup 屬性的用法。

[MemoryDiagnoser]
[Orderer(BenchmarkDotNet.Order.SummaryOrderPolicy.FastestToSlowest)]
[RankColumn]

public class BenchmarkPerformance
{
    [Params(100, 200)]
    public int N;

    string countries = null;
    int index, numberOfCharactersToExtract;

    [GlobalSetup]
    public void GlobalSetup()
    {
        countries = "India, USA, UK, Australia, Netherlands, Belgium";
        index = countries.LastIndexOf(",",StringComparison.Ordinal);
        numberOfCharactersToExtract = countries.Length - index;
    }
}

現(xiàn)在，編寫名為 Substring 和 Span 的兩個方法，如清單2所示。前者使用 String 類的 Substring 方法檢索最后一個國家名稱，而后者使用 Slice 方法提取最后一個國家名稱。

[Benchmark]
public void Substring()
{
    for(int i = 0; i < N; i++)
    {
        var data = countries.Substring(index + 1, numberOfCharactersToExtract - 1);
    }
}

[Benchmark(Baseline = true)]
public void Span()
{
    for(int i=0; i < N; i++)
    {
       var data = countries.AsSpan().Slice(index + 1, numberOfCharactersToExtract - 1);
    }
}

執(zhí)行基準測試

class Program
{
    static void Main()
    {
        BenchmarkRunner.Run<BenchmarkPerformance>();
    }
}

若要執(zhí)行基準測試，請將項目的編譯模式設(shè)置為“發(fā)布”，并在項目文件所在的同一文件夾中運行以下命令:

dotnet run -c Release

下圖顯示了基準測試的執(zhí)行結(jié)果。

解讀基準測試結(jié)果

如上一小節(jié)的圖所示，在使用 Slice 方法提取字符串時，絕對沒有分配。對于每個基準測試方法，都會生成一行結(jié)果數(shù)據(jù)。因為有兩個基準測試方法，所以有兩行基準測試結(jié)果數(shù)據(jù)。基準測試結(jié)果顯示了平均執(zhí)行時間、 Gen0集合和分配的內(nèi)存。從基準測試結(jié)果中可以明顯看出，Span 比 Substring 方法快7.5倍以上（譯者圖中的結(jié)果是9倍）。

Span 限制

Span<T> 是僅堆棧的，這意味著它不適合在堆上存儲對緩沖區(qū)的引用，例如在執(zhí)行異步調(diào)用的例程中。它不在托管堆中分配，而是在堆棧中分配，并且它不支持裝箱以防止升級到托管堆。不能將 Span<T> 用作泛型類型，但可以將其用作 ref 結(jié)構(gòu)中的字段類型。不能將 Span<T> 賦給動態(tài)類型、對象類型或任何其他接口類型的變量。不能在引用類型中使用 Span<T> 作為字段，也不能跨等待和產(chǎn)生邊界使用它。此外，由于 Span<T> 不繼承 IEnumable，因此不能對其使用 LINQ。

需要注意的是，類中不能有 Span<T> 字段，不能創(chuàng)建 Span<T> 數(shù)組，也不能包含 Span<T> 實例。注意， Span<T> 和Memory<T> 都沒有實現(xiàn) IEnumable<T> ，因此，開發(fā)者將無法使用 LINQ 與這兩者操作。但是，開發(fā)者可以利用 SpanLinq 、 NetFabric、Hyperlinq 庫來繞過這個限制。

結(jié)論

在本文中，作者研究了 Span<T> 和 Memory<T> 的特性和優(yōu)點，以及如何在應(yīng)用程序中實現(xiàn)它們。作者還討論了一個實際場景，其中可以使用 Span 來提高字符串處理性能。請注意，Span<T> 比 Memory<T> 更多才多藝，性能也更好，但它并不能完全取代它。

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