2019-12-15-C#的span元素的优势场景在哪里

Span是C#7.0引入的，它旨在高效使用和管理一段连续的内存。

很多人第一次接触它的时候，想不出它的具体使用场景。

我第一次接触的时候就会想这个和数组使用有啥区别么？

首先看一个例子

static void Main(string[] args)
{
    var str = "123456";
    var array = str.ToCharArray();
    Console.WriteLine(array);
    var span = new Span<char>(array);
    AddOne(span);
    Console.WriteLine(array);
}

private static void AddOne(Span<char> span)
{
    for (var index = ; index < span.Length; index++)
    {
        var slice = span.Slice(index,);

        var value = (byte)span[index]+;
        slice.Fill((char)value);
    }
}

这里是将一个字符串的每一位数字加1

image-20191215155531968

结果如图所示。

这个并没有体现span优势，但是如果我们现在期望只对原始字符串的某些子串进行处理呢？

很多人会想到使用substring，但是substring会返回一个新的字符串，这里就会增加内存开销。

那么使用数组如何？新建一个数组然后拷贝值过去，仍然是增加内存开销。

基于原数组处理呢？那就需要对AddOne方法添加重载，传入起始位置和长度。

那么span怎么做呢？如下图所示，使用slice切片即可

static void Main(string[] args)
{
    var str = "123456";
    var array = str.ToCharArray();
    Console.WriteLine(array);
    var span = new Span<char>(array);
    //传入一个slice即可
    AddOne(span.Slice(2,2));
    Console.WriteLine(array);
}

image-20191215160113211

换言之Span的高效，不仅在于其只是一段连续内存的”视图”，而且，对于所有的处理方法可以和子集的处理方法统一API接口。（这里你可以类比下指针的功能，而span相对于指针的优势在于不需要length，而且内存可以GC）

这里对连续的内存对象的密集型操作是一个极大的优势

同JavaScript的ArrayBuffer比较

JavaScript中的ArrayBuffer和Span很相似，也是提供对一段内存处理的接口。阮一峰在ArrayBuffer - ECMAScript 6入门介绍他的来源是应用WebGL处理浏览器与显卡之间大量二进制数据的高效实时传输。

因此，我们可以推测，3D渲染，绘图，以及嵌入式开发等一些对效率和内存使用敏感的场景也都会是Span的用武之地

参考文档：

• [Span Struct (System) - Microsoft Docs](https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.span-1?view=netcore-3.1)
• C# - All About Span: Exploring a New .NET Mainstay - Microsoft Docs
• [C# 7 Series, Part 10: Span and universal memory management – Mark Zhou's Tech Blog](https://blogs.msdn.microsoft.com/mazhou/2018/03/25/c-7-series-part-10-spant-and-universal-memory-management/)
• ArrayBuffer - ECMAScript 6入门

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