Was ist Span<T> in C#, und wann macht es Ihren Code wirklich schneller?

Span<T> ist eine Sicht fester Länge auf zusammenhängenden Speicher, etwa ein Array, Stack-Speicher oder korrekt verwalteten nativen Speicher. ReadOnlySpan<T> erlaubt nur Lesen durch die Sicht. Strings liefern ReadOnlySpan<char>, keinen veränderbaren Span<char>.

Eine Sicht erzeugt und besitzt den zugrunde liegenden Speicher nicht selbst. Das macht weder den gesamten Vorgang allokationsfrei noch automatisch schneller.

Korrektur — 2. November 2026: Unbelegte Messwerte und allgemeine Geschwindigkeitsversprechen wurden entfernt. UTF-8-Literaltyp, Rückgabegrenzen und Allokationsangaben wurden korrigiert. Die Beispiele wurden mit SDK 10.0.302 und C# 14 geprüft, ohne Leistungsbenchmark.

Temporäre Teilstrings vermeiden

Span-fähige Parser können Zwischenstrings vermeiden. Hier wird ein exaktes Datumsformat ohne separate Teilstrings für Jahr, Monat und Tag verarbeitet:

using System;
using System.Globalization;

string input = "2026-06-01";
DateOnly date = ParseIsoDate(input.AsSpan());
Console.WriteLine(date.ToString("yyyy-MM-dd", CultureInfo.InvariantCulture));

static DateOnly ParseIsoDate(ReadOnlySpan<char> input) =>
    DateOnly.ParseExact(input, "yyyy-MM-dd", CultureInfo.InvariantCulture);

ParseExact prüft das Datum und wirft bei ungültiger Eingabe. Ist diese zu erwarten, eignet sich TryParseExact. Einzelne int.Parse(input.Slice(...))-Aufrufe allein prüfen weder Trennzeichen noch gültige Kalenderdaten.

Einen begrenzten Arbeitspuffer verwenden

using System;
using System.Globalization;

Span<char> scratch = stackalloc char[32];
if (12345.TryFormat(scratch, out int written, provider: CultureInfo.InvariantCulture))
{
    ReadOnlySpan<char> formatted = scratch[..written];
    Console.Out.WriteLine(formatted); // 12345
    string owned = new string(formatted); // Allocates the resulting string.
    Console.WriteLine(owned);
}

ReadOnlySpan<byte> method = "GET"u8;
Console.WriteLine(method.SequenceEqual(new byte[] { 71, 69, 84 })); // True

Der Arbeitspuffer vermeidet ein temporäres Zeichenarray. Der abschließende string allokiert weiterhin. Auch das Bytearray des Vergleichs ist eine ausdrückliche Allokation; es zeigt die Werte und ist kein Benchmark. "GET"u8 hat den Typ ReadOnlySpan<byte>.

stackalloc sollte klein und begrenzt bleiben. Große oder wiederholte Allokationen in Schleifen können den Stack erschöpfen; ungeprüfte Eingaben dürfen nicht die Größe bestimmen. Für größere Daten eignen sich Arrays oder sorgfältig verwaltete Poolpuffer.

Gemeinsamer Speicher und Lebensdauer

Slicing kopiert keine Elemente. Ein arraybasierter Span darf zurückgegeben werden, wenn die Speicherlebensdauer passt; ein Span auf einen lokalen Stackpuffer darf die Methode nicht verlassen. Span-Felder sind in anderen ref struct-Typen erlaubt, nicht in gewöhnlichen Klassen oder Structs. Seit C# 13 können solche Lokale in async-Methoden vorkommen, solange sie kein await überspannen; dafür ist Memory<T> geeignet.

ReadOnlySpan<T> friert den Puffer nicht ein. Während der Nutzung von CollectionsMarshal.AsSpan(list) dürfen keine Elemente hinzugefügt oder entfernt werden, auch bei freier Listenkapazität.

Sinnvolle Optimierungen messen

Suchen Sie nach tatsächlich vermeidbaren Kopien oder Allokationen: Teilstrings, kopierten Ausschnitten und temporären Formatierarrays. Normale Array- und Listenschleifen können bereits gut optimiert sein. Bounds-Check-Eliminierung und Durchsatz hängen von Runtime, Schleife und Arbeit ab; ein fester Beschleunigungsfaktor ist nicht belastbar.

Messen Sie gleichwertige Arbeit im Release-Modus auf der eingesetzten Runtime mit repräsentativen Daten. Vorbereitung gehört außerhalb der Messung; Allokationen, Quellcode und Ausgabe gehören zum Ergebnis. Hier werden keine neuen Laufzeitmessungen veröffentlicht.

Einfache implizite Array-zu-Span-Konvertierungen sind älter als C# 14. C# 14 erschien mit .NET 10 und erweitert die Sprachintegration. allows ref struct aus C# 13 gilt nur für ausdrücklich dafür ausgelegte generische APIs.

Zur Wahl des Besitzmodells siehe List, Span und ReadOnlySpan; für async-Speicher ReadOnlyMemory aus einem Array.

Quellen

• Memory and Span usage guidelines
• Span
• CollectionsMarshal.AsSpan
• C# 14 first-class span types
• C# 13 ref struct interfaces and generic arguments