C#中，unsafe、fixed和checked关键字

在C#中，unsafe、fixed和checked关键字都是用来控制代码执行和内存访问的。下面我将分别解释这三个关键字的作用。

unsafe

unsafe关键字用于声明不安全的代码块。在C#中，默认情况下，代码是安全的，这意味着它遵循.NET的安全规则，包括对内存的访问控制。使用unsafe关键字可以告诉编译器，你了解并信任这段代码，即使它可能违反安全规则。

使用unsafe关键字需要满足一些条件：

1. 你的项目必须被标记为允许不安全代码（通过在项目的属性中设置Allow Unsafe Code）。
2. 你的代码必须在unsafe代码块中。
3. 你必须使用fixed关键字来固定内存块。

fixed

fixed?关键字在 C# 中主要用于固定内存地址，通常与不安全代码（unsafe）一起使用。当你在不安全的代码中直接访问内存时，使用?fixed?关键字可以确保内存地址在程序运行期间保持不变。

使用?fixed?关键字的主要原因是：在垃圾回收过程中，垃圾回收器可能会移动内存中的对象。如果一个指针指向一个对象，而该对象在垃圾回收过程中被移动，那么该指针就会变得无效。通过使用?fixed?关键字，你可以告诉垃圾回收器不要移动这个对象，从而确保指针始终指向有效的内存地址。

示例：

unsafe class Example  
{  
    int[] array = new int[10];  
    fixed int* ptr = stackalloc int[] { 1, 2, 3 };  
  
    void Method()  
    {  
        int* p = ptr; // 这里的p指向一个固定的内存地址  
        for (int i = 0; i < array.Length; i++)  
        {  
            *(p + i) = array[i]; // 将数组的值赋给固定的内存地址  
        }  
    }  
}

在这个例子中，我们创建了一个固定大小的数组?ptr，并在方法?Method?中使用它来修改另一个数组?array?的值。因为?ptr?是用?fixed?关键字声明的，所以它指向的内存地址在?Method?执行期间是固定的，不会发生位移

checked

checked关键字用于在算术运算中控制溢出检查。默认情况下，当一个整数运算结果超出了该类型的表示范围时，会抛出System.OverflowException异常。使用checked关键字可以强制执行溢出检查，并在发生溢出时抛出异常。

示例

下面是一个简单的示例，展示了如何使用这三个关键字：

class Program  
{  
    static unsafe void Main(string[] args)  
    {  
        int maxValue = int.MaxValue;  
        int* ptr = stackalloc int[] { maxValue }; // 创建一个固定大小的数组  
        fixed (int* p = ptr) // 使用fixed关键字固定内存地址  
        {  
            *(p + 1) = 0; // 尝试访问超出数组范围的内存，这会导致未定义的行为（除非使用unsafe代码）  
        }  
        Console.WriteLine(ptr[1]); // 这将输出0，因为我们在不安全的代码中修改了内存  
    }  
}

uint a = uint.MaxValue;

unchecked
{
    Console.WriteLine(a + 3);  // output: 2
}

try
{
    checked
    {
        Console.WriteLine(a + 3);
    }
}
catch (OverflowException e)
{
    Console.WriteLine(e.Message);  // output: Arithmetic operation resulted in an overflow.
}

输出:
2
Arithmetic operation resulted in an overflow.

如果没有checked，那么输出的就是2，不会抛出异常也不会提示结果实际上已经超出范围了。导致程序发生一些不可预估的问题；

在这个例子中，我们创建了一个固定大小的数组，并在一个fixed代码块中修改了数组外的内存。因为我们使用了unsafe和fixed关键字，所以这是合法的。但请注意，试图访问数组外的内存是一种未定义的行为，可能会导致程序崩溃或其他不可预测的结果。