C#中的Span和Memory是什么？C#高性能内存操作入门指南

星降

发布时间：2025-11-25 17:47:02

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Span和Memory是C#中用于高效内存操作的核心类型，Span适用于栈上同步高性能场景，Memory支持异步和堆传递，二者可互相转换，实现零分配内存处理。

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在C#中，Span 和 Memory 是用于高效内存操作的核心类型，尤其适用于需要高性能、低分配的场景，比如解析文本、处理网络数据流或实现底层算法。它们帮助开发者安全地访问连续内存块，同时避免不必要的内存拷贝和GC压力。

Span：栈上的高效内存视图

Span 是一个结构体（struct），表示一段连续的内存区域，可以指向数组、堆栈内存或本机内存。它的生命周期受限于栈，因此不能被存储在堆对象中（如类字段）或异步方法中。

常见用途包括：

切片数组而不复制数据
在不分配新对象的情况下传递子串或子数组
提升循环或解析性能

int[] numbers = { 1, 2, 3, 4, 5 };
Span span = numbers.AsSpan();
Span slice = span.Slice(1, 3); // 取索引1开始的3个元素：2,3,4
slice[0] = 9;
Console.WriteLine(numbers[1]); // 输出 9，原数组被修改

由于 Span 是 ref struct，它只能在局部变量中使用，不能作为参数传给其他线程，也不能用在 async 方法的 await 后面。

Memory：支持堆和异步的内存抽象

Memory 也是一个结构体，但它比 Span 更灵活，可以在堆上传递，适合异步编程和跨方法调用。它封装了对连续内存的安全访问，背后可以是数组、池化内存或其他来源。

当你需要将内存片段传递给异步方法或缓存时，应使用 Memory。

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async Task ProcessDataAsync()
{
    byte[] data = GetData();
    Memory memory = data.AsMemory();
await ProcessChunkAsync(memory.Slice(0, 100));
}
async Task ProcessChunkAsync(Memory chunk)
{
// 可以在 await 后使用
var span = chunk.Span;
// 处理数据...
}Memory 的 .Span 属性可快速获取对应的 Span，用于栈上高性能操作。
何时使用 Span 还是 Memory？
选择依据主要是使用场景：

如果在同步方法内部处理数据，追求极致性能 —— 用 Span

如果需要跨 await 使用、作为参数传递或存储在对象中 —— 用 Memory

两者可互相转换：.AsSpan() 和 .AsMemory()

例如，在高性能日志解析器中，先用 Memory 接收网络包，再通过 Span 做 UTF-8 解码切片，全程零分配。
基本上就这些。掌握 Span 和 Memory 能显著提升 C# 程序的效率，特别是在 I/O 密集或高吞吐场景下。它们是现代 .NET 高性能编程的基石，理解其限制与优势，能让你写出更安全、更快的代码。