С# адрес объекта в стеке

#c_sharp

Один мой друг спрашивает, возможна ли такая ситуация в C# когда в куче будет храниться
адрес объекта (ссылка на объект) в стеке? С учетом того что используется только управляемый
код. Возник спор)
    

Ответы

Ответ 1

Смотрите.

Для начала, вопрос не имеет смысла в контекста языка C# в отрыве от его конкретной
имплементации. Само по себе наличие стека и кучи — деталь имплементации Microsoft CLR,
вполне возможны бесстековые имплементации. Если вы заглянете в спецификацию C# 5, вы
увидите, что слово stack встречается там лишь в unsafe-контексте (например, stackalloc
возвращает pointer, а не ссылку). Язык C#, за исключением unsafe-частей, не определяет,
где именно и как будут храниться ваши объекты и значения.

Поэтому имеет смысл рассматривать вопрос лишь в контексте Microsoft CLR. Для неё
проще всего заглянуть в спецификацию.

Согласно спецификации (§I.12.1.1.2), управляемые адреса объектов делятся на ссылки
на объекты (O) и управляемые указатели (&). Объекты располагаются всегда в куче, поэтому
нас интересуют лишь управляемые указатели.

Заглянем в §I.8.2.1.1 Managed pointers and related types:


  Managed pointer types are only allowed for local variable (§I.8.6.1.3) and parameter
signatures (§I.8.6.1.4); they cannot be used for field signatures (§I.8.6.1.2), as
the element type of an array (§I.8.9.1), and boxing a value of managed pointer type
is disallowed (§I.8.2.4). Using a managed pointer type for the return type of methods
(§I.8.6.1.5) is not verifiable (§I.8.8). 
  
  [Rationale: For performance reasons items on the GC heap may not contain references
to the interior of other GC objects, this motivates the restrictions on fields and
boxing. Further returning a managed pointer which references a local or parameter variable
may cause the reference to outlive the variable, hence it is not verifiable. end rationale] 


То же на русском (перевод мой):


  Тип «управляемый указатель» разрешён лишь для локальных переменных (§I.8.6.1.3)
и формальных параметров (§I.8.6.1.4); он не может быть использован как тип полей (§I.8.6.1.2)
или элементов массива (§I.8.9.1). Также упаковка значения управляемого указателя не
допускается (§I.8.2.4). Использование управляемого указателя как типа возвращаемого
значения методов (§I.8.6.1.5) приводит к неверифицируемому коду (§I.8.8). 
  
  [Мотивация: Обслуживаемые сборщиком мусора объекты из соображений производительности
не должны содержать указателей в середину других собираемых объектов, это заставляет
нас установить ограничения на поля и упаковку. Далее, возврат управляемого указателя
на локальную переменную или параметр может привесит к тому, что время жизни указателя
превысит время жизни переменной, что приводит к неверифицируемости. конец мотивации] 


Таким образом, мы видим, что (управляемые) указатели из кучи в стек запрещены: управляемый
указатель не может оказаться в куче.

А неуправляемые указатели из кучи в стек возможны, например:

unsafe class U
{
    char* p;
    unsafe U()
    {
        char* q = stackalloc char[1];
        p = q;
    }
}




P. S.: В C# 7.2 появился тип Span, который может содержать ссылки на стек вне
unsafe-контекста. Но вы не можете положить Span в кучу.