C# Struct結構體里數組長度的指定

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typedef  struct  Point{      unsigned  short  x;      unsigned  short  y; }mPoint; //點坐標   typedef  struct  Line{        mPoint p[2];        unsigned  char  name[20];        unsigned  int   mark[5]; }mLine;  //線坐標

　　

如上一個C++的結構體Line，分別有3個數組

• 結構體數組
• 字節數組
• int數組

簡單翻譯成C#如下：

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public   struct  Point{       public  ushort  x;       public  ushort  y;   }; //點坐標   public   struct  Line{

1	Point[] p; <br>             byte [] name; <br>             uint [] mark;

1

};  //線坐標

　

但這樣無法使用

C# byte[]、struct、intptr等的相互轉換

這篇里的StructToBytes  BytesToStruct等函數快捷轉換字節用來作為和C++程序的通信。

MessageBox.Show(Marshal.SizeOf(typeof(Line)).ToString());

也是無法計算結構體長度的。

 

要解決這個問題，首先要看下字節對齊的概念

現代計算機中內存空間都是按照 byte 划分的，從理論上講似乎對任何類型的變量的訪問可以從任何地址開始，

但實際情況是在訪問特定類型變量的時候經常在特 定的內存地址訪問，這就需要各種類型數據按照一定的規則在空間上排列，而不是順序的一個接一個的排放，這就是對齊。

     對齊的作用和原因：各個硬件平台對存儲空間的處理上有很大的不同。一些平台對某些特定類型的數據只能從某些特定地址開始存取。

比如有些架構的CPU在訪問 一個沒有進行對齊的變量的時候會發生錯誤,那么在這種架構下編程必須保證字節對齊.

其他平台可能沒有這種情況，但是最常見的是如果不按照適合其平台要求對 數據存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。

比如有些平台每次讀都是從偶地址開始，如果一個 int 型（假設為32位系統）如果存放在偶地址開始的地方，那 么一個讀周期就可以讀出這32bit，

而如果存放在奇地址開始的地方，就需要2個讀周期，並對兩次讀出的結果的高低字節進行拼湊才能得到該32bit數 據。顯然在讀取效率上下降很多。

 

現在已知32位機器上各種數據類型的長度如下:

char :1(有符號無符號同)   

short :2(有符號無符號同)   

int :4(有符號無符號同)   

long :4(有符號無符號同)   

float :4      double :8

 

編譯器是按照什么樣的原則進行對齊的?

 

     先讓我們看四個重要的基本概念：

1.數據類型自身的對齊值：

對於 char 型數據，其自身對齊值為1，對於 short 型為2，對於 int , float , double 類型，其自身對齊值為4，單位字節。

2.結構體或者類的自身對齊值：其成員中自身對齊值最大的那個值。

3.指定對齊值：#pragma pack (value)時的指定對齊值value。

4.數據成員、結構體和類的有效對齊值：自身對齊值和指定對齊值中小的那個值。

一般強制1字節對齊就好了，實現上很簡單，在結構體上面加入

1	[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]

　　即可。

代碼如下：

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[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)] public   struct  Point{              public  ushort  x;              public  ushort  y;          }; //點坐標   [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]         public   struct  Line{              Point[] p;              byte [] name;              uint [] mark;          };  //線坐標

　　

但這樣明顯還不夠，依然沒指定數組的長度。

通過搜索資料最終嘗試出的解決辦法如下：

• 結構體數組

1	[MarshalAsAttribute(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 2, ArraySubType = UnmanagedType.Struct)]

1	Point[] p;

　　注意：

     MarshalAs屬性指示如何在托管代碼和非托管代碼之間封送數據。

     ByValArray 

 

當 MarshalAsAttribute.Value 設置為 ByValArray 時，必須設置 SizeConst 以指示數組中的元素數。當需要區分字符串類型時，ArraySubType 字段可以選擇包含數組元素的 UnmanagedType。此 UnmanagedType 只可用於作為結構中的字段的數組。 

 

     SizeConst = 2表示數組長度為2

     ArraySubType = UnmanagedType.Struct 表示這個數組是Struct結構體數組

• 字節數組

1 2	[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 20)] public  byte [] name;  //20

　　字節數組最簡單了，同理

1	SizeConst = 20表示長度20字節

• int數組

int數組的解決辦法網上似乎並沒有，想了想上面 結構體數組  的解決辦法后決定試一下。

1 2	[MarshalAsAttribute(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 5, ArraySubType = UnmanagedType.U4)]              public  uint [] mark;

　　果然解決了

1	SizeConst = 5表示數組長度為5

1	ArraySubType = UnmanagedType.U4 表示數組內容是無符號4字節的整數，= uint 類型<br><br><br>至此，幾種數組全部搞定了，看下效果

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using  System.Runtime.InteropServices;    <br><br>[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]      public   struct  Point{          public  ushort  x;          public  ushort  y;      }; //點坐標       [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]     public   struct  Line{          [MarshalAsAttribute(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 2, ArraySubType = UnmanagedType.Struct)]          public  Point[] p;          [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 20)]          public  byte [] name;          [MarshalAsAttribute(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 5, ArraySubType = UnmanagedType.U4)]          public  uint [] mark;      };  //線坐標

　　編譯運行正常

MessageBox.Show(Marshal.SizeOf(typeof(Line)).ToString());

 

口算下長度  

點：2 * 2（short） = 4字節

line里2個點即8字節

line里name長度20字節

line里5個uint數字 5* 4 = 20字節

20+20+8 = 48字節，長度正確

 

使用

C# byte[]、struct、intptr等的相互轉換

這篇里的StructToBytes  BytesToStruct等函數快捷轉換字節測試，正常！

測試代碼：

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Point p; p.x = 1; p.y = 2; Point p2; p2.x = 3; p2.y = 4;<br> uint [] uss =  new  uint [5]; uss[0] = 111; uss[1] = 222; uss[2] = 333; uss[3] = 444; uss[4] = 555;   Line ll; ll.mark = uss; byte [] bb =  new  byte [20]; byte [] bb2 = Encoding.UTF8.GetBytes( "測試" ); Array.Copy(bb2, bb, bb2.Length); ll.name = bb; ll.p =  new  NetProtocol.Point1[] { p , p2 }; byte [] b = Common.StructToBytes(ll); object  oo = Common.BytesToStruct(b,  typeof (Line)); NetProtocol.Line1 test2 = (Line)oo;   string  s = Encoding.UTF8.GetString(test2.name).Replace( "\0" ,  "" );

　　

兩次轉換后的字節和值都是正確的。

 

UnmanagedType 枚舉

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成員名稱    說明 由 .NET Compact Framework 支持 AnsiBStr    長度前綴為單字節的 ANSI 字符串。可以在 String 數據類型上使用此成員。 由 .NET Compact Framework 支持 AsAny   一個動態類型，將在運行時確定對象的類型，並將該對象作為所確定的類型進行封送處理。僅對平台調用方法有效。 由 .NET Compact Framework 支持 Bool    4 字節布爾值（ true  != 0、 false  = 0）。這是 Win32 BOOL 類型。 由 .NET Compact Framework 支持 BStr    長度前綴為雙字節的 Unicode 字符串。可以在 String 數據類型上使用此成員（它是 COM 中的默認字符串）。 由 .NET Compact Framework 支持 ByValArray  當 MarshalAsAttribute.Value 設置為 ByValArray 時，必須設置 SizeConst 以指示數組中的元素數。當需要區分字符串類型時，ArraySubType 字段可以選擇包含數組元素的 UnmanagedType。此 UnmanagedType 只可用於作為結構中的字段的數組。 由 .NET Compact Framework 支持 ByValTStr   用於在結構中出現的內聯定長字符數組。與 ByValTStr 一起使用的字符類型由應用於包含結構的 System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute 的 System.Runtime.InteropServices.CharSet 參數確定。應始終使用 MarshalAsAttribute.SizeConst 字段來指示數組的大小。 .NET Framework 的 ByValTStr 類型的行為類似於結構中的 C 樣式、固定大小的字符串（例如， char  s[5]）。托管代碼中的行為與 Microsoft Visual Basic 6.0 中的行為不同，后者不是空終止（例如，MyString As String * 5）。   由 .NET Compact Framework 支持 Currency    在 System.Decimal 上使用，以將十進制數值作為 COM 貨幣類型而不是 Decimal 封送。 由 .NET Compact Framework 支持 CustomMarshaler 當與 MarshalAsAttribute.MarshalType 或 MarshalAsAttribute.MarshalTypeRef 一起使用時，指定自定義封送拆收器類。MarshalAsAttribute.MarshalCookie 字段可用於將附加信息傳遞給自定義封送拆收器。可以在任何引用類型上使用此成員。 由 .NET Compact Framework 支持 Error   此與 I4 或 U4 關聯的本機類型將導致參數作為導出類型庫中的 HRESULT 導出。 由 .NET Compact Framework 支持 FunctionPtr 一個可用作 C 樣式函數指針的整數。可將此成員用於 Delegate 數據類型或從 Delegate 繼承的類型。 由 .NET Compact Framework 支持 I1  1 字節有符號整數。可使用此成員將布爾值轉換為 1 字節、C 樣式的  bool （ true  = 1、 false  = 0）。 由 .NET Compact Framework 支持 I2  2 字節有符號整數。 由 .NET Compact Framework 支持 I4  4 字節有符號整數。 由 .NET Compact Framework 支持 I8  8 字節有符號整數。 由 .NET Compact Framework 支持 IDispatch   一個 COM IDispatch 指針（在 Microsoft Visual Basic 6.0 中為 Object）。 由 .NET Compact Framework 支持 Interface   COM 接口指針。從類元數據獲得接口的 Guid。如果將此成員應用於類，則可以使用該成員指定確切的接口類型或默認的接口類型。當應用於 Object 數據類型時，此成員將產生 UnmanagedType.IUnknown 行為。 由 .NET Compact Framework 支持 IUnknown    COMIUnknown 指針。可以在 Object 數據類型上使用此成員。 由 .NET Compact Framework 支持 LPArray 指向 C 樣式數組的第一個元素的指針。當從托管到非托管進行封送處理時，該數組的長度由托管數組的長度確定。當從非托管到托管進行封送處理時，將根據 MarshalAsAttribute.SizeConst 和 MarshalAsAttribute.SizeParamIndex 字段確定該數組的長度，當需要區分字符串類型時，還可以后跟數組中元素的非托管類型。 由 .NET Compact Framework 支持 LPStr   單字節、空終止的 ANSI 字符串。可在 System.String 或 System.Text.StringBuilder 數據類型上使用此成員。 由 .NET Compact Framework 支持 LPStruct    一個指針，它指向用於封送托管格式化類的 C 樣式結構。僅對平台調用方法有效。 由 .NET Compact Framework 支持 LPTStr  與平台相關的字符串：在 Windows 98 上為 ANSI，在 Windows NT 和 Windows XP 上為 Unicode。該值僅對平台調用受支持，而對 COM Interop 則不受支持，原因是不支持導出 LPTStr 類型的字符串。 由 .NET Compact Framework 支持 LPWStr  一個 2 字節、空終止的 Unicode 字符串。 請注意，如果非托管字符串不是使用非托管的 CoTaskMemAlloc 函數創建的，則不能在此非托管字符串中使用 LPWStr 值。   由 .NET Compact Framework 支持 R4  4 字節浮點數。 由 .NET Compact Framework 支持 R8  8 字節浮點數。 由 .NET Compact Framework 支持 SafeArray   SafeArray 是自我描述的數組，它帶有關聯數組數據的類型、秩和界限。可將此成員與 MarshalAsAttribute.SafeArraySubType 字段一起使用，以重寫默認元素類型。 由 .NET Compact Framework 支持 Struct  一個用於封送托管格式化類和值類型的 VARIANT。 由 .NET Compact Framework 支持 SysInt  與平台相關的有符號整數。在 32 位 Windows 上為 4 字節，在 64 位 Windows 上為 8 字節。 由 .NET Compact Framework 支持 SysUInt 與平台相關的無符號整數。在 32 位 Windows 上為 4 字節，在 64 位 Windows 上為 8 字節。 由 .NET Compact Framework 支持 TBStr   一個有長度前綴的與平台相關的  char  字符串。在 Windows 98 上為 ANSI，在 Windows NT 上為 Unicode。很少用到這個類似於 BSTR 的成員。 由 .NET Compact Framework 支持 U1  1 字節無符號整數。 由 .NET Compact Framework 支持 U2  2 字節無符號整數。 由 .NET Compact Framework 支持 U4  4 字節無符號整數。 由 .NET Compact Framework 支持 U8  8 字節無符號整數。 由 .NET Compact Framework 支持 VariantBool 2 字節、OLE 定義的 VARIANT_BOOL 類型（ true  = -1、 false  = 0）。 由 .NET Compact Framework 支持 VBByRefStr  允許 Visual Basic 2005 在非托管代碼中更改字符串，並將結果在托管代碼中反映出來。該值僅對平台調用受支持。

　　

 參考：

https://msdn.microsoft.com/zh-cn/magazine/system.runtime.interopservices.unmanagedtype(v=vs.80).aspx

http://blog.chinaunix.net/uid-14802518-id-2784907.html