C# Struct結構體裏數組長度的指定

typedef struct Point{
    unsigned short x;
    unsigned short y;
}mPoint;//點座標

typedef struct Line{
      mPoint p[2];
      unsigned char name[20];
      unsigned int  mark[5];
}mLine; //線座標

　　

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#以下：

        public  struct Point{
            public ushort x;
            public ushort y;
        };//點座標

       public  struct Line{

            Point[] p; 
            byte[] name; 
            uint[] mark;

        }; //線座標

　

但這樣沒法使用

C# byte[]、struct、intptr等的相互轉換

這篇裏的StructToBytes  BytesToStruct等函數快捷轉換字節用來做爲和C++程序的通訊。

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

也是沒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劃分的，從理論上講彷佛對任何類型的變量的訪問能夠從任何地址開始，但實際狀況是在訪問特定類型變量的時候常常在特 定的內存地址訪問，這就須要各類類型數據按照必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。
    對齊的做用和緣由：各個硬件平臺對存儲空間的處理上有很大的不一樣。一些平臺對某些特定類型的數據只能從某些特定地址開始存取。好比有些架構的CPU在訪問 一個沒有進行對齊的變量的時候會發生錯誤,那麼在這種架構下編程必須保證字節對齊.其餘平臺可能沒有這種狀況，可是最多見的是若是不按照適合其平臺要求對 數據存放進行對齊，會在存取效率上帶來損失。好比有些平臺每次讀都是從偶地址開始，若是一個int型（假設爲32位系統）若是存放在偶地址開始的地方，那 麼一個讀週期就能夠讀出這32bit，而若是存放在奇地址開始的地方，就須要2個讀週期，並對兩次讀出的結果的高低字節進行拼湊才能獲得該32bit數 據。顯然在讀取效率上降低不少。

如今已知32位機器上各類數據類型的長度以下:
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

編譯器是按照什麼樣的原則進行對齊的?

    先讓咱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，其自身對齊值爲1，對於short型爲2，對於int,float,double類型，其自身對齊值爲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。

通常強制1字節對齊就行了，實現上很簡單，在結構體上面加入

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

　　便可。

代碼以下：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
public  struct Point{
            public ushort x;
            public ushort y;
        };//點座標

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
       public  struct Line{
            Point[] p; 
            byte[] name;
            uint[] mark;
        }; //線座標

　　

但這樣明顯還不夠，依然沒指定數組的長度。

經過搜索資料最終嘗試出的解決辦法以下：

• 結構體數組

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

Point[] p; 

　　注意：

     MarshalAs屬性指示如何在託管代碼和非託管代碼之間封送數據。

     ByValArray 

 

當 MarshalAsAttribute.Value 設置爲 ByValArray 時，必須設置 SizeConst 以指示數組中的元素數。當須要區分字符串類型時，ArraySubType 字段能夠選擇包含數組元素的 UnmanagedType。此 UnmanagedType 只可用於做爲結構中的字段的數組。

 

     SizeConst = 2表示數組長度爲2

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

• 字節數組

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

　　字節數組最簡單了，同理

  SizeConst = 20表示長度20字節

• int數組

int數組的解決辦法網上彷佛並無，想了想上面 結構體數組  的解決辦法後決定試一下。

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

　　果真解決了

SizeConst = 5表示數組長度爲5

ArraySubType = UnmanagedType.U4 表示數組內容是無符號4字節的整數，=uint類型


至此，幾種數組所有搞定了，看下效果

    using System.Runtime.InteropServices;    

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
        public  struct Point{
            public ushort x;
            public ushort y;
        };//點座標

       [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;
        }; //線座標

　　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裏2個點即8字節

line裏name長度20字節

line裏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

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

測試代碼：

            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("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", "");

　　

兩次轉換後的字節和值都是正確的。

 

UnmanagedType 枚舉

 	成員名稱	說明
由 .NET Compact Framework 支持	AnsiBStr	長度前綴爲單字節的 ANSI 字符串。能夠在 String 數據類型上使用此成員。 
由 .NET Compact Framework 支持	AsAny	一個動態類型，將在運行時肯定對象的類型，並將該對象做爲所肯定的類型進行封送處理。僅對平臺調用方法有效。 
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	長度前綴爲雙字節的 Unicode 字符串。能夠在 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 設置爲 ByValArray 時，必須設置 SizeConst 以指示數組中的元素數。當須要區分字符串類型時，ArraySubType 字段能夠選擇包含數組元素的 UnmanagedType。此 UnmanagedType 只可用於做爲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 一塊兒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 參數肯定。應始終使用 MarshalAsAttribute.SizeConst 字段來指示數組的大小。 
.NET Framework 的 ByValTStr 類型的行爲相似於結構中的 C 樣式、固定大小的字符串（例如，char s[5]）。託管代碼中的行爲與 Microsoft Visual Basic 6.0 中的行爲不一樣，後者不是空終止（例如，MyString As String * 5）。

由 .NET Compact Framework 支持	Currency	在 System.Decimal 上使用，以將十進制數值做爲 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 一塊兒使用時，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。能夠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 關聯的本機類型將致使參數做爲導出類型庫中的 HRESULT 導出。 
由 .NET Compact Framework 支持	FunctionPtr	一個可用做 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。可以使用此成員將布爾值轉換爲 1 字節、C 樣式的 bool（true = 一、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 中爲 Object）。 
由 .NET Compact Framework 支持	Interface	COM 接口指針。從類元數據得到接口的 Guid。若是將此成員應用於類，則可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 行爲。 
由 .NET Compact Framework 支持	IUnknown	COMIUnknown 指針。能夠在 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。當從託管到非託管進行封送處理時，該數組的長度由託管數組的長度肯定。當從非託管到託管進行封送處理時，將根據 MarshalAsAttribute.SizeConst 和 MarshalAsAttribute.SizeParamIndex 字段肯定該數組的長度，當須要區分字符串類型時，還能夠後跟數組中元素的非託管類型。 
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，它指向用於封送託管格式化類的 C 樣式結構。僅對平臺調用方法有效。 
由 .NET Compact Framework 支持	LPTStr	與平臺相關的字符串：在 Windows 98 上爲 ANSI，在 Windows NT 和 Windows XP 上爲 Unicode。該值僅對平臺調用受支持，而對 COM Interop 則不受支持，緣由是不支持導出 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，若是非託管字符串不是使用非託管的 CoTaskMemAlloc 函數建立的，則不能在此非託管字符串中使用 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 字段一塊兒使用，以重寫默認元素類型。 
由 .NET Compact Framework 支持	Struct	一個用於封送託管格式化類和值類型的 VARIANT。 
由 .NET Compact Framework 支持	SysInt	與平臺相關的有符號整數。在 32 位 Windows 上爲 4 字節，在 64 位 Windows 上爲 8 字節。 
由 .NET Compact Framework 支持	SysUInt	與平臺相關的無符號整數。在 32 位 Windows 上爲 4 字節，在 64 位 Windows 上爲 8 字節。 
由 .NET Compact Framework 支持	TBStr	一個有長度前綴的與平臺相關的 char 字符串。在 Windows 98 上爲 ANSI，在 Windows NT 上爲 Unicode。不多用到這個相似於 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 = -一、false = 0）。 
由 .NET Compact Framework 支持	VBByRefStr	容許 Visual Basic 2005 在非託管代碼中更改字符串，並將結果在託管代碼中反映出來。該值僅對平臺調用受支持。 

　　

 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