CLR如何控制类型中的字段布局

为提高性能，在未指定类型或者结构体的字段的任何排列方式时，CLR会按照自己认为最合适的方式进行重新排列，即内存对齐。

如何指定类或者结构体内字段的排列方式

在类型或者结构体内添加特性System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute;

传递枚举参数LayoutKind

具体参数说明（微软代码有介绍）：

1     // 2     // 摘要: 3     //     当将对象导出到非托管代码时，控制该对象的布局。 4     [ComVisible(true)] 5     public enum LayoutKind 6     { 7         // 8         // 摘要: 9         //     对象的成员顺序依次布局，它们出现导出到非托管内存时的顺序。 成员进行布局中指定的封装根据System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute.Pack，和可以是不连续。10         Sequential = 0,11         //12         // 摘要:13         //     非托管内存中的每个成员的对象的精确位置显式控制，受约束的设置System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute.Pack字段。14         //     每个成员必须使用System.Runtime.InteropServices.FieldOffsetAttribute指示该字段的类型中的位置。15         Explicit = 2,16         //17         // 摘要:18         //     非托管内存中某个对象的成员，则运行时会自动选择适当的布局。 无法在托管代码之外公开使用此枚举成员定义的对象。 尝试这样做将引发异常。19         Auto = 320     }21 }

需要注意的是Microsof C#编译器总是默认的为引用类型选择Layoutkind.Auto，为值类型选择LayoutKind.Sequential（也许其他的C#编译器不是这么做的）。

LayoutKind.Sequential一般用于和非托管代码进行交互，若不与非托管代码进行交互可以显式指定为Auto可以提高性能。

LayoutKind.Explicit：精确指定字段偏移量（相对于实例的起始位置），使用FieldOffSet特性指定。

Tips：

对于LayoutKind.Explicit：

1.一般用于C/C++具有union的类，该类的数据成员在内存中的存储互相重叠，每个数据成员都冲相同的内存地址开始，分配给union的存储区数量是它包含最大数据成员所需的内存数，同一时刻只有一个成员可以被赋值。

2.引用类型和值类型互相重叠是不合法的，多个引用类型互相重叠时，该类型无法验证，多个值类型互相重叠是合法的，但所有重叠字节都能通过公共字段访问，方能够验证；

实际应用

通过win32函数获取当前操作系统的逻辑CPU核心数：GetSystemInfo或者GetNativeSystemInfo（微软API：），其输出类型结构体为：SYSTEM_INFO：

该结构体定义：

typedef struct _SYSTEM_INFO {  union {    DWORD  dwOemId;    struct {      WORD wProcessorArchitecture;      WORD wReserved;    };  };  DWORD     dwPageSize;  LPVOID    lpMinimumApplicationAddress;  LPVOID    lpMaximumApplicationAddress;  DWORD_PTR dwActiveProcessorMask;  DWORD     dwNumberOfProcessors;  DWORD     dwProcessorType;  DWORD     dwAllocationGranularity;  WORD      wProcessorLevel;  WORD      wProcessorRevision;} SYSTEM_INFO;

其中含有一个匿名联合体体，该联体内字段dwOemid与匿名联合体中的匿名结构体起始地址一样，由于dwOemid是DWORD类，而匿名结构体内的两个字段都为WORD类型，DWORD类型是4个字节类型，WORD是双字节，所以dwOemId的低16位与wProcessArchitecture内存共用，dwOemId的高16位与wReserved内存共用；所以在C#代码中可以这样声明SYSTEM_INFO结构体：

1         [StructLayout(LayoutKind.Sequential)] 2         public struct System_Info 3         { 4             /// 
 5             /// 已过时为保持兼容性留下的结构体 6             /// 
 7             [Obsolete("已过时为保持兼容性留下的结构体")] 8             public OemId oemId; 9             /// 
10             /// 11             /// 
12             public UInt32 dwPageSize;13             /// 
14             /// 应用程序或者DLL最小地址指针15             /// 
16             public IntPtr lpMinimumApplicationAddress;17             /// 
18             /// 应用程序或者DLL最大地址指针19             /// 
20             public IntPtr lpMaximumApplicationAddress;21             /// 
22             /// 系统内处理器配置的标记23             /// 
24             public IntPtr dwActiveProcessorMask;25             /// 
26             /// 处理器数量27             /// 
28             public UInt32 dwNumberOfProcessors;29             /// 
30             /// 处理器类型31             /// 
32             [Obsolete("已过时，为兼容性保留，")]33             public UInt32 dwProcessorType;34             /// 
35             /// 虚拟内存分配的颗粒度36             /// 
37             public UInt32 dwAllocationGranularity;38             /// 
39             /// 架构相关的处理器等级40             /// 
41             public UInt16 wProcessorLevel;42             /// 
43             /// 处理器修订号44             /// 
45             public UInt16 wProcessorRevision;46         }47 48         /// 
49         /// 已过时为保持兼容性留下的结构体50         /// 
51         [StructLayout(LayoutKind.Explicit)]52         public struct OemId53         {54             [FieldOffset(0)]55             UInt32 dwOemId;56             /// 
57             /// 安装系统处理器架构58             /// 
59             [FieldOffset(0)]60             UInt16 wProcessArchitecture;61             /// 
62             /// 将来预留字段63             /// 
64             [FieldOffset(16)]65             UInt16 wReserved;66         }67 68         public enum ProcessArchitecture69         {70             /// 
71             /// x64 AMD or intel72             /// 
73             PROCESSOR_ARCHITECTURE_AMD64 = 9,74             /// 
75             /// ARM76             /// 
77             PROCESSOR_ARCHITECTURE_ARM = 5,78             /// 
79             /// ARM6480             /// 
81             PROCESSOR_ARCHITECTURE_ARM64 = 12,82             PROCESSOR_ARCHITECTURE_IA64 = 6,83             PROCESSOR_ARCHITECTURE_INTEL = 0,84             PROCESSOR_ARCHITECTURE_UNKNOWN = 0xffff,85         }

然后调用下看看结果。

 

问题

1.LayoutKind.Auto为什么可以提高性能？

https://www.cnblogs.com/kex1n/archive/2009/06/16/2286527.html

2.什么是类型验证？如何进行类型验证？

 

参考：

1.CLR Via C#；2.