如何在C＃中创建一个包含数组但不使用堆的结构？

如何解决如何在C＃中创建一个包含数组但不使用堆的结构？

我需要什么：

• 具有任意数量的顶点（或至少达到max个顶点数量）的多边形
• 它应该是一个结构，以便它可以快速运行并可以按值分配/传递

似乎我不能使用数组或集合来存储顶点，因为那样我的多边形结构将指向堆上的对象，并且当一个多边形按值分配给另一个多边形时，将仅执行浅拷贝，并且我会让两个多边形都指向同一个顶点数组。例如：

Polygon a = new Polygon(); 
Polygon b = a; 
// both polygons would be changed 
b.vertices[0] = 5; 

然后我如何创建一个可以具有任意数量（或某个固定数量）的顶点，却完全不使用堆的结构？

我可以只使用很多变量，例如v1,v2,v3 ... v10等，但是我想或多或少地保持代码的整洁。

解决方法

您可以选择使用fixed关键字定义数组，并将其放入堆栈中。

但是除非您处于unsafe上下文中并使用指针，否则您不能直接访问数组的元素。

要获得以下行为：

    static void Main(string[] args)
    {
        FixedArray vertices = new FixedArray(10);
        vertices[0] = 4;

        FixedArray copy = vertices;
        copy[0]  = 8;
        Debug.WriteLine(vertices[0]);
        // 4
        Debug.WriteLine(copy[0]);
        // 8
    }

然后使用以下类定义：

public unsafe struct FixedArray 
{
    public const int MaxSize = 100;

    readonly int size;
    fixed double data[MaxSize];

    public FixedArray(int size) : this(new double[size])
    { }

    public FixedArray(double[] values)
    {
        this.size = Math.Min(values.Length,MaxSize);
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            data[i] = values[i];
        }
    }

    public double this[int index]
    {
        get
        {
            if (index>=0 && index<size)
            {
                return data[index];
            }
            return 0;
        }
        set
        {
            if (index>=0 && index<size)
            {
                data[index] = value;
            }
        }
    }

    public double[] ToArray()
    {
        var array = new double[size];
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            array[i] = data[i];
        }
        return array;
    }        
}

需要考虑的几件事。上面的代码需要使用unsafe选项进行编译。 MaxSize也是常数，并且所需的存储空间不能超过该值。我正在使用索引器this[int]来访问元素（而不是字段），并且还具有使用ToArray()转换为本机数组的方法。构造函数还可以采用本机数组，也可以使用空数组初始化值。这是为了确保例如new FixedArray(10)将在固定数组中初始化至少10个值（而不是未定义，因为它是默认值）。

详细了解fixed from Microsoft的用法或搜索C# Fixed Size Buffers。

• 堆数组字段

   struct StdArray
   {
       int[] vertices;
  
       Foo(int size)
       {
           vertices = new int[size];
       }
   }
  

• 堆栈数组字段

   unsafe struct FixedArray
   {
       fixed int vertices[100];
       int size;
       Foo(int size)
       {
           this.size = size;
           // no initialization needed for `vertices`
       }
   }
  

,

如果适合您的逻辑，则可以使用Span<T>，它在堆栈中分配。了解更多here

,

另一种使用复制构造函数复制数组的方法

public Polygon(Polygon other)
{
    this.vertices = other.vertices.Clone() as int[];
}

然后

var a = new Polygon();
a.vertices[0] = 5;

var b = new Polygon(a):
Debug.WriteLine(a.vertices[0]);
// 5
Debug.WriteLine(b.vertices[0]);
// 5

b.vertices[0] = 10;
Debug.WriteLine(a.vertices[0]);
// 5
Debug.WriteLine(b.vertices[0]);
// 10