[toc] #1.應用背景 底端裝置有大量網路報文（位元組陣列）：心跳報文，資料採集報文，告警報文上報。需要有對應的報文結構去解析這些位元組流資料。 #2.結構體解析 由此，我第一點就想到了用結構體去解析。原因有以下兩點： ##2.1.結構體存在棧中 類屬於引用型別，存在堆中；結構體屬於值型別，存在棧中，在一個物件的主要成員為資料且資料量不大的情況下，使用結構會帶來更好的效能。 ##2.2.結構體不需要手動釋放 屬於託管資源，系統自動管理生命週期，區域性方法呼叫完會自動釋放，全域性方法會一直存在。 #3.封裝心跳包結構體 心跳協議報文如下：  對應結構體封裝如下： ``` [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)] // 按1位元組對齊 public struct TcpHeartPacket { [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 4)] //結構體內定長陣列 public byte[] head; public byte type; [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 2)] public byte[] length; [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 6)] public byte[] Mac; [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 104)] public byte[] data;//資料體 [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 4)] public byte[] tail; } ``` #4.結構體靜態幫助類 主要實現了位元組陣列向結構體轉換方法，以及結構體向位元組陣列的轉換方法。 ``` public class StructHelper { ////

/// 結構體轉byte陣列 ///

/// 要轉換的結構體 /// 轉換後的byte陣列 public static byte[] StructToBytes(Object structObj) { //得到結構體的大小 int size = Marshal.SizeOf(structObj); //建立byte陣列 byte[] bytes = new byte[size]; //分配結構體大小的記憶體空間 IntPtr structPtr = Marshal.AllocHGlobal(size); //將結構體拷到分配好的記憶體空間 Marshal.StructureToPtr(structObj, structPtr, false); //從記憶體空間拷到byte陣列 Marshal.Copy(structPtr, bytes, 0, size); //釋放記憶體空間 Marshal.FreeHGlobal(structPtr); //返回byte陣列 return bytes; } ///

/// byte陣列轉結構體 ///

/// byte陣列 /// 結構體型別 /// 轉換後的結構體 public static object BytesToStuct(byte[] bytes, Type type) { //得到結構體的大小 int size = Marshal.SizeOf(type); //byte陣列長度小於結構體的大小 if (size > bytes.Length) { //返回空 return null; } //分配結構體大小的記憶體空間 IntPtr structPtr = Marshal.AllocHGlobal(size); try { //將byte陣列拷到分配好的記憶體空間 Marshal.Copy(bytes, 0, structPtr, size); //將記憶體空間轉換為目標結構體 return Marshal.PtrToStructure(structPtr, type); } finally { //釋放記憶體空間 Marshal.FreeHGlobal(structPtr); } } } ``` #5.New出來的結構體是存在堆中還是棧中？ 有同事說new出來的都會放在堆裡，我半信半疑。怎麼去確定，new出來的結構體到底放在哪裡有兩種方式，一種是使用Visual Studio的除錯工具檢視，這種方法找了好久沒找到怎麼去檢視，路過的高手煩請指點下；第二種方法就是檢視反編譯dll的IL（Intermediate Language）語言。檢視最終是以怎樣的方式去實現的。不懂IL想了解IL的可以看[此篇](https://www.cnblogs.com/zery/p/3366175.html)文章 ##5.1.不帶形參的結構體構造 + 呼叫程式碼 ``` //初始化結構體 TcpHeartPacket tcpHeartPacket = new TcpHeartPacket(); //將上報的心跳報文ReceviveBuff利用結構體靜態幫助類StructHelper的BytesToStuct方法將位元組流轉化成結構體 tcpHeartPacket = (TcpHeartPacket)StructHelper.BytesToStuct(ReceviveBuff, tcpHeartPacket.GetType()); ```  從對應的IL程式碼可以看出只是initobj，並沒有newobj，其中newobj表示分配記憶體，完成物件初始化；而initobj表示對值型別的初始化。 + newobj用於分配和初始化物件；而initobj用於初始化值型別。因此，可以說，newobj在堆中分配記憶體，並完成初始化；而initobj則是對棧上已經分配好的記憶體，進行初始化即可，因此值型別在編譯期已經在棧上分配好了記憶體。 + newobj在初始化過程中會呼叫建構函式；而initobj不會呼叫建構函式，而是直接對例項置空。 + newobj有記憶體分配的過程；而initobj則只完成資料初始化操作。 initobj 的執行結果是，將tcpHeartPacket中的引用型別初時化為null，而基元型別則置為0。 綜上，new 結構體（無參情況）是放在棧中的，只是做了null/0初始化。 ##5.2.帶形參的結構體構造 接下來看下帶形參的結構體存放位置。 簡化版帶形參的結構體如下： ``` public struct TcpHeartPacket { public TcpHeartPacket(byte _type) { type = _type; } public byte type; } ``` 呼叫如下： ``` //帶形參結構體new初始化 TcpHeartPacket tcpHeartPacket = new TcpHeartPacket(0x1); //類的new做對比 IWorkThread __workThread = new WorkThread(); ``` IL程式碼如下：  >形成了鮮明的對比，new帶參的結構體。IL只是去call（呼叫）ctor（結構體的建構函式），而下面的new類則直接就是newobj，例項化了一個物件存到堆空間去了。 綜合5.1,5.2表明結構體的new確實是存在棧裡的，而類的new是存在堆裡的。 #6.效能測試 測試結果如下：   使用結構體解析包需要幾十個微妙，其實效率還是很差的。我用類封裝成包，解析了，只需要幾個微妙，效能差5到10倍。 #7.原因分析 主要時間消耗在了BytesToStuct方法，程式碼詳見4 + 心跳包裡面用了很多byte[]位元組陣列，而位元組陣列本身需要在堆裡開闢空間； + 該方法進行了裝箱拆箱操作； + 分配記憶體在堆上，還是在堆上進行了copy操作； 拆裝箱的IL程式碼如下：  >裝箱使用的box指令，取消裝箱是 unbox.any 指令 #8.下一期:結構體與類封裝的心跳包效能對比測試 當資料比較大的時候，結構體這種資料複製機制會帶來較大的開銷。也難怪微軟給出的準則中有一條：“當型別定義大於16位元組時不要選用struct”。最終我也選擇了類來封裝乙太網包的解析，效能可以達到微妙級，會在下一篇文章《結構體與類封裝的心跳包效能對比測試》中作詳細描述。 #9.IL工具使用分享 + 使用ildasm工具 [VS2013外部工具中新增ildasm.exe](https://blog.csdn.net/jackson0714/article/details/44627161) + 使用dnSpy工具 [dnSpy的github地址](https://github.com/cnxy/dnSpy/)

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