C# Span<T> 高效内存操作

学习 Span<T> 和 ReadOnlySpan<T>，实现无分配的内存切片操作，提升性能。 · 难度：入门 · +15XP

Span 是什么？

Span 是 C# 7.2 引入的一个值类型，它提供任意内存区域的安全、类型安全视图。它可以指向数组、堆栈分配的内存、非托管内存等。主要优势是避免创建新数组和复制数据，从而减少 GC 压力。

创建 Span

int[] arr = { 0, 1, 2, 3, 4, 5 };
Span span = arr.AsSpan();          // 整个数组
Span slice = arr.AsSpan(2, 3);     // 从索引2开始，长度3：{2,3,4}

Span 与子数组

ReadOnlySpan

如果你只需要读取数据，使用 ReadOnlySpan 可以防止意外修改。

string text = "Hello World";
ReadOnlySpan span = text.AsSpan();
// span[0] = 'h'; // 编译错误
Console.WriteLine(span.Slice(0, 5).ToString()); // "Hello"

堆栈内存

使用 stackalloc 在堆栈上分配内存，配合 Span 使用。

Span stackSpan = stackalloc int[] { 1, 2, 3, 4 };
foreach (var n in stackSpan)
{
    Console.WriteLine(n);
}

性能对比示例

// 传统方式
int[] subArray = arr.Skip(2).Take(3).ToArray();
// Span 方式
Span subSpan = arr.AsSpan(2, 3);

Span 方式不分配新内存，速度更快，适合高频调用。

练习提示

• 创建一个包含 1000 个整数的数组，使用 Span 获取中间 500 个元素并求和。
• 用 ReadOnlySpan 处理字符串，统计其中元音字母的数量。
• 对比传统数组切片和 Span 切片的内存分配情况（使用 GC.GetAllocatedBytesForCurrentThread）。