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C# 手动内存管理方法 C#如何使用Marshal类分配和释放内存

畫卷琴夢

畫卷琴夢

发布时间:2026-02-24 11:20:01

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来源于php中文网

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marshal.allochglobal分配的内存必须配对调用marshal.freehglobal释放,不可与alloccotaskmem/freecotaskmem混用,写入前需确保大小、对齐及指针算术正确。

c# 手动内存管理方法 c#如何使用marshal类分配和释放内存

Marshal.AllocHGlobal 申请的内存必须配对调用 Marshal.FreeHGlobal

手动分配非托管内存最常用的是 Marshal.AllocHGlobal,它等价于 Win32 的 GlobalAlloc(GMEM_FIXED),返回一个 IntPtr。但它的内存**不会自动释放**,哪怕对象被 GC 回收,也照样泄漏。

常见错误是只分配不释放,或在非托管资源清理逻辑中遗漏 FreeHGlobal 调用:

  • IDisposable.Dispose() 中忘记调用 Marshal.FreeHGlobal(ptr)
  • 分配后发生异常,跳过释放路径(需用 try/finallyusing + 自定义包装)
  • 把同一块指针重复释放,触发 Access Violation 或堆损坏

正确做法是:分配和释放严格成对,且确保只释放一次。例如:

IntPtr ptr = IntPtr.Zero;
try
{
    ptr = Marshal.AllocHGlobal(1024);
    // 使用 ptr...
}
finally
{
    if (ptr != IntPtr.Zero)
        Marshal.FreeHGlobal(ptr);
}

Marshal.AllocHGlobal 和 Marshal.AllocCoTaskMem 的区别在哪

两者都分配非托管内存,但语义和底层 API 不同,混用会导致未定义行为:

  • Marshal.AllocHGlobal → 底层调用 GlobalAlloc,对应 Marshal.FreeHGlobal
  • Marshal.AllocCoTaskMem → 底层调用 CoTaskMemAlloc,必须用 Marshal.FreeCoTaskMem 释放

关键区别在于 COM 互操作场景:AllocCoTaskMem 是 COM 接口(如 IDispatch)期望的内存分配方式;而 AllocHGlobal 更通用,适合与 Win32 API(如 ReadProcessMemorySendMessage)交互。

不能交叉释放——比如用 AllocHGlobal 分配却调用 FreeCoTaskMem,程序可能立即崩溃或静默损坏堆。

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写入 Marshal.AllocHGlobal 分配的内存前要确认大小和对齐

Marshal.AllocHGlobal 返回的是一块裸字节区域,没有类型信息,写入时极易越界或错位。尤其要注意:

  • 分配大小按字节计算,不是元素个数。例如存 100 个 int,得传 100 * sizeof(int),而非 100
  • 结构体写入前建议用 Marshal.SizeOf<t>()</t> 而非 sizeof(T),因为后者不处理显式布局([StructLayout])和打包(Pack
  • 指针算术需手动换算:若想写第 iint,地址是 IntPtr.Add(ptr, i * 4),不能直接 ptr + i(C# 不允许 IntPtr 原生加法)

示例:安全写入结构体数组

int size = Marshal.SizeOf<MyStruct>();
IntPtr ptr = Marshal.AllocHGlobal(size * count);
for (int i = 0; i < count; i++)
{
    IntPtr itemPtr = IntPtr.Add(ptr, i * size);
    Marshal.StructureToPtr(myStructs[i], itemPtr, false);
}

Marshal 类不管理生命周期,别指望它和 GC 协作

Marshal 系列方法纯粹是“调用 Win32 内存 API 的薄封装”,它不注册任何终结器、不参与 GC 根追踪、也不提供安全句柄(SafeHandle)那样的自动保护机制。

这意味着:

  • 无法靠 GC.Collect() 触发释放
  • 没有类似 SafeBuffer 的引用计数或双重释放防护
  • 跨线程传递 IntPtr 时,必须自行保证目标线程释放,且原线程不再访问该地址

真正健壮的做法是封装成 SafeHandle 子类(重写 ReleaseHandle),或者用 NativeMemory(.NET 5+)替代——后者提供 Alloc/Free + Zero + 异常安全的 using 支持,更现代也更难出错。

手动内存管理里最容易被忽略的,不是怎么分配,而是谁负责释放、何时释放、以及释放后是否还有其他代码在读那块地址——这三个问题没闭环,Marshal 就只是个危险的工具。

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