C# Struct结构体里数组长度的指定

时间：2021-09-01 09:15:31
typedef struct Point{

    unsigned short x;

    unsigned short y;

}mPoint;//点坐标

typedef struct Line{

      mPoint p[2];

      unsigned char name[20];

      unsigned int  mark[5];

}mLine; //线坐标

　　

如上一个C++的结构体Line，分别有3个数组

  • 结构体数组
  • 字节数组
  • int数组

简单翻译成C#如下：

        public  struct Point{

            public ushort x;

            public ushort y;

        };//点坐标

       public  struct Line{
            Point[] p; 
            byte[] name; 
            uint[] mark;
        }; //线坐标

　

但这样无法使用

C# byte[]、struct、intptr等的相互转换

这篇里的StructToBytes  BytesToStruct等函数快捷转换字节用来作为和C++程序的通信。

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

也是无法计算结构体长度的。

要解决这个问题，首先要看下字节对齐的概念

现代计算机中内存空间都是按照byte划分的，从理论上讲似乎对任何类型的变量的访问可以从任何地址开始，但实际情况是在访问特定类型变量的时候经常在特 定的内存地址访问，这就需要各种类型数据按照一定的规则在空间上排列，而不是顺序的一个接一个的排放，这就是对齐。

    对齐的作用和原因：各个硬件平台对存储空间的处理上有很大的不同。一些平台对某些特定类型的数据只能从某些特定地址开始存取。比如有些架构的CPU在访问 一个没有进行对齐的变量的时候会发生错误,那么在这种架构下编程必须保证字节对齐.其他平台可能没有这种情况，但是最常见的是如果不按照适合其平台要求对 数据存放进行对齐，会在存取效率上带来损失。比如有些平台每次读都是从偶地址开始，如果一个int型（假设为32位系统）如果存放在偶地址开始的地方，那 么一个读周期就可以读出这32bit，而如果存放在奇地址开始的地方，就需要2个读周期，并对两次读出的结果的高低字节进行拼凑才能得到该32bit数 据。显然在读取效率上下降很多。

现在已知32位机器上各种数据类型的长度如下:

char:1(有符号无符号同)

short:2(有符号无符号同)

int:4(有符号无符号同)

long:4(有符号无符号同)

float:4     double:8

编译器是按照什么样的原则进行对齐的?

    先让我们看四个重要的基本概念：

1.数据类型自身的对齐值：

对于char型数据，其自身对齐值为1，对于short型为2，对于int,float,double类型，其自身对齐值为4，单位字节。

2.结构体或者类的自身对齐值：其成员中自身对齐值最大的那个值。

3.指定对齐值：#pragma pack (value)时的指定对齐值value。

4.数据成员、结构体和类的有效对齐值：自身对齐值和指定对齐值中小的那个值。

一般强制1字节对齐就好了，实现上很简单，在结构体上面加入

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

　　即可。

代码如下：

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

public  struct Point{

            public ushort x;

            public ushort y;

        };//点坐标

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

       public  struct Line{

            Point[] p;

            byte[] name;

            uint[] mark;

        }; //线坐标

　　

但这样明显还不够，依然没指定数组的长度。

通过搜索资料最终尝试出的解决办法如下：

  • 结构体数组
[MarshalAsAttribute(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 2, ArraySubType = UnmanagedType.Struct)]
Point[] p;

　　注意：

MarshalAs属性指示如何在托管代码和非托管代码之间封送数据。

ByValArray

当 MarshalAsAttribute.Value 设置为 ByValArray 时，必须设置 SizeConst 以指示数组中的元素数。当需要区分字符串类型时，ArraySubType 字段可以选择包含数组元素的 UnmanagedType。此 UnmanagedType 只可用于作为结构中的字段的数组。 

SizeConst = 2表示数组长度为2

ArraySubType = UnmanagedType.Struct 表示这个数组是Struct结构体数组

  • 字节数组
[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 20)]

public byte[] name; //20

　　字节数组最简单了，同理

  SizeConst = 20表示长度20字节
  • int数组

int数组的解决办法网上似乎并没有，想了想上面 结构体数组  的解决办法后决定试一下。

[MarshalAsAttribute(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 5, ArraySubType = UnmanagedType.U4)]

            public uint[] mark;

　　果然解决了

SizeConst = 5表示数组长度为5
ArraySubType = UnmanagedType.U4 表示数组内容是无符号4字节的整数，=uint类型

至此，几种数组全部搞定了，看下效果
    using System.Runtime.InteropServices;    

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

        public  struct Point{

            public ushort x;

            public ushort y;

        };//点坐标

       [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;

        }; //线坐标

　　编译运行正常

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

C# Struct结构体里数组长度的指定

口算下长度

点：2 * 2（short） = 4字节

line里2个点即8字节

line里name长度20字节

line里5个uint数字 5* 4 = 20字节

20+20+8 = 48字节，长度正确

使用

C# byte[]、struct、intptr等的相互转换

这篇里的StructToBytes  BytesToStruct等函数快捷转换字节测试，正常！

测试代码：

            Point p;

            p.x = 1; p.y = 2;

            Point p2;

            p2.x = 3; p2.y = 4;

            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("测试");

            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", "");

　　

两次转换后的字节和值都是正确的。

UnmanagedType 枚举

 	成员名称	说明

由 .NET Compact Framework 支持	AnsiBStr	长度前缀为单字节的 ANSI 字符串。可以在 String 数据类型上使用此成员。

由 .NET Compact Framework 支持	AsAny	一个动态类型，将在运行时确定对象的类型，并将该对象作为所确定的类型进行封送处理。仅对平台调用方法有效。

由 .NET Compact Framework 支持	Bool	4 字节布尔值（true != 0、false = 0）。这是 Win32 BOOL 类型。

由 .NET Compact Framework 支持	BStr	长度前缀为双字节的 Unicode 字符串。可以在 String 数据类型上使用此成员（它是 COM 中的默认字符串）。

由 .NET Compact Framework 支持	ByValArray	当 MarshalAsAttribute.Value 设置为 ByValArray 时，必须设置 SizeConst 以指示数组中的元素数。当需要区分字符串类型时，ArraySubType 字段可以选择包含数组元素的 UnmanagedType。此 UnmanagedType 只可用于作为结构中的字段的数组。

由 .NET Compact Framework 支持	ByValTStr	用于在结构中出现的内联定长字符数组。与 ByValTStr 一起使用的字符类型由应用于包含结构的 System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute 的 System.Runtime.InteropServices.CharSet 参数确定。应始终使用 MarshalAsAttribute.SizeConst 字段来指示数组的大小。

.NET Framework 的 ByValTStr 类型的行为类似于结构中的 C 样式、固定大小的字符串（例如，char s[5]）。托管代码中的行为与 Microsoft Visual Basic 6.0 中的行为不同，后者不是空终止（例如，MyString As String * 5）。

由 .NET Compact Framework 支持	Currency	在 System.Decimal 上使用，以将十进制数值作为 COM 货币类型而不是 Decimal 封送。

由 .NET Compact Framework 支持	CustomMarshaler	当与 MarshalAsAttribute.MarshalType 或 MarshalAsAttribute.MarshalTypeRef 一起使用时，指定自定义封送拆收器类。MarshalAsAttribute.MarshalCookie 字段可用于将附加信息传递给自定义封送拆收器。可以在任何引用类型上使用此成员。

由 .NET Compact Framework 支持	Error	此与 I4 或 U4 关联的本机类型将导致参数作为导出类型库中的 HRESULT 导出。

由 .NET Compact Framework 支持	FunctionPtr	一个可用作 C 样式函数指针的整数。可将此成员用于 Delegate 数据类型或从 Delegate 继承的类型。

由 .NET Compact Framework 支持	I1	1 字节有符号整数。可使用此成员将布尔值转换为 1 字节、C 样式的 bool（true = 1、false = 0）。

由 .NET Compact Framework 支持	I2	2 字节有符号整数。

由 .NET Compact Framework 支持	I4	4 字节有符号整数。

由 .NET Compact Framework 支持	I8	8 字节有符号整数。

由 .NET Compact Framework 支持	IDispatch	一个 COM IDispatch 指针（在 Microsoft Visual Basic 6.0 中为 Object）。

由 .NET Compact Framework 支持	Interface	COM 接口指针。从类元数据获得接口的 Guid。如果将此成员应用于类，则可以使用该成员指定确切的接口类型或默认的接口类型。当应用于 Object 数据类型时，此成员将产生 UnmanagedType.IUnknown 行为。

由 .NET Compact Framework 支持	IUnknown	COMIUnknown 指针。可以在 Object 数据类型上使用此成员。

由 .NET Compact Framework 支持	LPArray	指向 C 样式数组的第一个元素的指针。当从托管到非托管进行封送处理时，该数组的长度由托管数组的长度确定。当从非托管到托管进行封送处理时，将根据 MarshalAsAttribute.SizeConst 和 MarshalAsAttribute.SizeParamIndex 字段确定该数组的长度，当需要区分字符串类型时，还可以后跟数组中元素的非托管类型。

由 .NET Compact Framework 支持	LPStr	单字节、空终止的 ANSI 字符串。可在 System.String 或 System.Text.StringBuilder 数据类型上使用此成员。

由 .NET Compact Framework 支持	LPStruct	一个指针，它指向用于封送托管格式化类的 C 样式结构。仅对平台调用方法有效。

由 .NET Compact Framework 支持	LPTStr	与平台相关的字符串：在 Windows 98 上为 ANSI，在 Windows NT 和 Windows XP 上为 Unicode。该值仅对平台调用受支持，而对 COM Interop 则不受支持，原因是不支持导出 LPTStr 类型的字符串。

由 .NET Compact Framework 支持	LPWStr	一个 2 字节、空终止的 Unicode 字符串。

请注意，如果非托管字符串不是使用非托管的 CoTaskMemAlloc 函数创建的，则不能在此非托管字符串中使用 LPWStr 值。

由 .NET Compact Framework 支持	R4	4 字节浮点数。

由 .NET Compact Framework 支持	R8	8 字节浮点数。

由 .NET Compact Framework 支持	SafeArray	SafeArray 是自我描述的数组，它带有关联数组数据的类型、秩和界限。可将此成员与 MarshalAsAttribute.SafeArraySubType 字段一起使用，以重写默认元素类型。

由 .NET Compact Framework 支持	Struct	一个用于封送托管格式化类和值类型的 VARIANT。

由 .NET Compact Framework 支持	SysInt	与平台相关的有符号整数。在 32 位 Windows 上为 4 字节，在 64 位 Windows 上为 8 字节。

由 .NET Compact Framework 支持	SysUInt	与平台相关的无符号整数。在 32 位 Windows 上为 4 字节，在 64 位 Windows 上为 8 字节。

由 .NET Compact Framework 支持	TBStr	一个有长度前缀的与平台相关的 char 字符串。在 Windows 98 上为 ANSI，在 Windows NT 上为 Unicode。很少用到这个类似于 BSTR 的成员。

由 .NET Compact Framework 支持	U1	1 字节无符号整数。

由 .NET Compact Framework 支持	U2	2 字节无符号整数。

由 .NET Compact Framework 支持	U4	4 字节无符号整数。

由 .NET Compact Framework 支持	U8	8 字节无符号整数。

由 .NET Compact Framework 支持	VariantBool	2 字节、OLE 定义的 VARIANT_BOOL 类型（true = -1、false = 0）。

由 .NET Compact Framework 支持	VBByRefStr	允许 Visual Basic 2005 在非托管代码中更改字符串，并将结果在托管代码中反映出来。该值仅对平台调用受支持。

　　

参考：

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

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

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