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掌握 C# ReadOnlySpan（只读内存区间的高效使用指南）

主机测评网
C#
2025-12-19
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在现代 C# 开发中，高性能和内存安全变得越来越重要。从 .NET Core 2.1 开始，微软引入了 Span<T> 和 ReadOnlySpan<T> 类型，它们为开发者提供了一种安全、高效的方式来操作连续内存区域，而无需额外的内存分配。本文将带你从零开始理解 ReadOnlySpan<T> —— C# 中的只读内存区间，即使是编程小白也能轻松上手！

什么是 ReadOnlySpan<T>？

ReadOnlySpan<T> 是一个 ref struct（引用结构体），它表示一段连续的、只读的内存区域。它可以指向数组、栈内存、堆内存，甚至是非托管内存，但关键在于：你不能通过它修改底层数据。

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与普通数组或列表不同，ReadOnlySpan<T> 不会进行边界检查以外的额外开销，也不会在堆上分配新对象（它是栈分配的），因此非常适合用于对性能敏感的场景，比如解析字符串、处理图像像素、网络协议解析等。

为什么使用 ReadOnlySpan<T>？

零分配（Zero Allocation）：不会在托管堆上创建新对象，减少 GC 压力。
类型安全：编译器确保你不会越界访问。
只读保证：防止意外修改原始数据，提升程序健壮性。
高性能：直接操作内存，速度接近原生指针，但更安全。

基本用法示例

下面是一个简单的例子，展示如何从字符串创建 ReadOnlySpan<char> 并进行操作：

using System;public class Program{    public static void Main()    {        string text = "Hello, ReadOnlySpan!";                // 从字符串创建 ReadOnlySpan<char>        ReadOnlySpan<char> span = text.AsSpan();                // 截取子区间（不复制内存！）        ReadOnlySpan<char> subSpan = span.Slice(7, 12);                // 输出结果        Console.WriteLine(subSpan.ToString()); // 输出: ReadOnlySpan    }}

注意：Slice 方法只是创建了一个新的视图（view），并没有复制任何字符！这正是 ReadOnlySpan<T> 的强大之处。

常见应用场景

1. 字符串处理：避免频繁的 Substring 操作（它会分配新字符串）。

2. 二进制数据解析：如网络协议、文件格式解析，可直接操作字节数组。

3. 高性能算法：如排序、搜索，可在不复制数据的情况下操作子区间。

注意事项

ReadOnlySpan<T> 是 ref struct，只能在栈上使用，不能作为类的字段、不能装箱、不能在异步方法中使用（因为 async 方法会生成状态机，可能将局部变量提升到堆上）。
它只能在方法内部或作为参数传递使用。
如果你需要可变的内存区间，请使用 Span<T>（但要小心安全性）。

总结

ReadOnlySpan<T> 是 C# 中实现高性能编程的重要工具。通过它，你可以安全、高效地操作内存，避免不必要的分配。无论你是开发 Web API、游戏引擎还是数据处理系统，掌握 C# ReadOnlySpan 和 只读内存区间 的使用技巧，都能让你的代码更上一层楼。

关键词回顾：C# ReadOnlySpan、只读内存区间、高性能C#编程、Span<T>教程。