string を書き換え可能な一時バッファーとして使う

MutateString.cs

using System;

public class Program
{
    static void Main()
    {
        const int BufferLength = 256;

        // string を書き換え可能な一時バッファーとして使う。
        // 普通は new char[] とか stackalloc char[] を使えばこんな邪悪な真似しなくていいんだけど、string しか受け付けない API を何ループも呼び出す必要がありそうで…
        // char* とか Span<char> を受け付けるオーバーロードさえ持っていてくれれば…
        var str = new string('\0', BufferLength);

        MutateString(str, 'a', 5);
        show(str);

        MutateString(str, 'b', 10);
        show(str);

        MutateString(str, 'c', 15);
        show(str);

        void show(string str) => Console.WriteLine($"({str.Length}) {str}");
    }

    // 本来は書き換え不能な string を書き換えて、元よりも短い文字列を作っちゃう。
    // new した string に対してはこれをやってもたぶん平気だけど、
    // リテラルから ldstr した文字列に対してやるとだいぶ危なそう。
    // 実際、stackoverflow で「プロセスが落ちることがある」みたいな質問見かけた。
    //
    // クラッシュしないとしても、Dictionary のキーに使ったりするとだいぶまずい。
    // 同じインスタンスの hash code が変わっちゃうんで。
    static unsafe void MutateString(string target, char c, int length)
    {
        fixed (char* p = target)
        {
            var pi = (int*)p;

            // fixed で取ったポインターの4 (sizeof(int))バイト前に長さが入ってる。
            // .NET の string は BSTR 互換だからこの仕様が変わることはないと思うものの…
            // undocumented な挙動のはず。
            *(pi - 1) = length;

            for (int i = 0; i < length; i++)
            {
                p[i] = c;
            }
            p[length] = '\0';
        }
    }
}

WithGC.cs

using System;

public class Program
{
    static void Main()
    {
        const int N = 100;
        const int BufferLength = 256;

        for (int i = 0; i < N; i++)
        {
            // string を書き換え可能な一時バッファーとして使う。
            // 普通は new char[] とか stackalloc char[] を使えばこんな邪悪な真似しなくていいんだけど、string しか受け付けない API を何ループも呼び出す必要がありそうで…
            // char* とか Span<char> を受け付けるオーバーロードさえ持っていてくれれば…
            var str = new string('\0', BufferLength);

            for (int j = 0; j < N; j++)
            {
                MutateString(str, 'a', 50);
                show(str);

                for (int k = 0; k < N; k++)
                {
                    _ = new int[10000];
                }

                MutateString(str, 'b', 100);
                show(str);

                for (int k = 0; k < N; k++)
                {
                    _ = new int[10000];
                }

                // ここで AccessViolation 起こす。
                // GC は Length 見てコンパクションしてそう。
                MutateString(str, 'c', 150);
                show(str);

            }
        }

        void show(string str) => Console.WriteLine($"({str.Length}) {str}");
    }

    // 本来は書き換え不能な string を書き換えて、元よりも短い文字列を作っちゃう。
    // new した string に対してはこれをやってもたぶん平気だけど、
    // リテラルから ldstr した文字列に対してやるとだいぶ危なそう。
    // 実際、stackoverflow で「プロセスが落ちることがある」みたいな質問見かけた。
    //
    // クラッシュしないとしても、Dictionary のキーに使ったりするとだいぶまずい。
    // 同じインスタンスの hash code が変わっちゃうんで。
    static unsafe void MutateString(string target, char c, int length)
    {
        fixed (char* p = target)
        {
            var pi = (int*)p;

            // fixed で取ったポインターの4 (sizeof(int))バイト前に長さが入ってる。
            // .NET の string は BSTR 互換だからこの仕様が変わることはないと思うものの…
            // undocumented な挙動のはず。
            *(pi - 1) = length;

            for (int i = 0; i < length; i++)
            {
                p[i] = c;
            }
            p[length] = '\0';
        }
    }
}

ちなみに「BSTR 互換」のせいで、length 部分を4バイトから変えれないらしい。
64bit マシンでも32bit長を超える長さの文字列は確保できない。