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一、前言

其实说到ref，很多同学对它已经有所了解，ref是C# 7.0的一个语言特性，它为开发人员提供了返回本地变量引用和值引用的机制。

二、ref关键字

不论是ref还是out关键，都是一种比较难以理解和操作的语言特性，如C语言中操作指针一样，这样的高级语法总是什么带来一些副作用，但是我不认为这有什么，而且不是每一个C#开发者都要对这些内部运行的机制有着深刻的理解，我觉得不论什么复杂的东西只是为人们提供了一个自由的选择，风险和灵活性永远是不能兼容的。

来看几个例子来说明引用与指针的相同性，当然下面的使用方式早在C# 7.0之前就可以使用了：

public static void IncrementByRef(ref int x){    x++;}public unsafe static void IncrementByPointer(int* x){   (*x)++;}

上面两个函数分别是使用ref和非安全指针来完成参数+1。

int i = 30;IncrementByRef(ref i);// i = 31unsafe{   IncrementByPointer(&i);}// i = 32

下面是C# 7.0提供的特性：

1.ref locals (引用本地变量)

int i = 42;ref var x = ref i;x = x + 1;// i = 43

这个例子中为本地 i 变量的引用 x, 当改变x的值时i变量的值也改变了。

2.ref returns (返回值引用)

ref returns是C# 7中一个强大的特性，下面代码是最能体现其特性的，该函数提供了，返回int数组中某一项的引用：

public static ref int GetArrayRef(int[] items, int index) => ref items[index];

通过下标取得数组中的项目的引用，改变引用值时，数组也会随之改变。

三、Span

System.Span

如何使用呢？在.Net Core 2.0 SDK创建的项目下引用如下NuGet包：

在上面我们看到了使用ref关键字可以提供的类似指针(T*)的操作单一值对象方式。基本上在.NET体系下操作指针都不认为是一件好的事件，当然.NET为我们提供了安全操作单值引用的ref。但是单值只是用户使用“指针”的一小部分需求；对于指针来说，更常见的情况是操作一系列连续的内存空间中的“元素”时。

Span

Span

• 抽象了所有连续内存空间的类型系统，包括：数组、非托管指针、堆栈指针、fixed或pinned过的托管数据，以及值内部区域的引用
• 支持CLR标准对象类型和值类型
• 支持泛型
• 支持GC,而不像指针需要自己来管理释放

下面来看下Span

public struct Span
   
     {    ref T _reference;    int _length;    public ref T this[int index] { get {...} }    ...}public struct ReadOnlySpan
    
      {    ref T _reference;    int _length;    public T this[int index] { get {...} }    ...}
    
   

接下来我会用一个直观的例子来说明Span

如有一个字符串string content = "content-length:123",要转换将123转换为整型，通常的做法是先Substring将与数字字符无关的字符串进行截断，转换代码如下：

string content = "content-length:123";Stopwatch watch1 = new Stopwatch();watch1.Start();for (int j = 0; j < 100000; j++){    int.Parse(content.Substring(15));}watch1.Stop();Console.WriteLine("\tTime Elapsed:\t" + watch1.ElapsedMilliseconds.ToString("N0") + "ms");

为什么使用这个例子呢，这是一个典型的substring的使用场景，每次操作string都会生成新的string对象,当然不光是Substring,在进行int.Parse时重复操作string对象，如果大量操作就会给GC造成压力。

使用Span实现这个算法：

string content = "content-length:123";ReadOnlySpan
   
     span = content.ToCharArray();    span.Slice(15).ParseToInt();watch.Start();for (int j = 0; j < 100000; j++){    int icb = span.Slice(15).ParseToInt();}watch.Stop();Console.WriteLine("\tTime Elapsed:\t" + watch.ElapsedMilliseconds.ToString("N0") + "ms");
   

这里将string转换为int的算法利用ReadonlySpan实现，这也是Span

转换代码如下：

public static class ReadonlySpanxtension{    public static int ParseToInt(this ReadOnlySpan
   
     rspan)    {        Int16 sign = 1;        int num = 0;        UInt16 index = 0;        if (rspan[0].Equals('-')){            sign = -1; index = 1;        }        for (int idx = index; idx < rspan.Length; idx++){            char c = rspan[idx];            num = (c - '0') + num * 10;        }        return num * sign;    }}
   

四、最后

上述两段代码100000次调用的时间如下：

String Substring Convert:        Time Elapsed:   18msReadOnlySpan Convert:        Time Elapsed:   4ms

目前Span

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