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如何在C#中直接操作C++结构体

2012年06月22日 ⁄ 综合 ⁄ 共 4300字 ⁄ 字号 评论关闭

在C#中调用C++或系统DLL是比较常见的操作。 
  例如C++中定义的以下结构体: 

struct RCEStruct 
 
int Event;    
 
int Flag;      
 
char User[40]; 
}
;

  同时有一个公开方法: 
  extern "C" __declspec WORD CALLBACK GetStruct(RCEStruct* pEventStruc); 
  我们将它编译为 MyCppDll.DLL 

  那么我们在C#中可以直接定义相同的结构体和引用GetStruct: 

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)] 
public struct RCEStruct 
    
public int Event; 
    
public int Flag; 
    
public char[40] User; 
}
 
 
[DllImport(
"MyCppDll.dll", CharSet=CharSet.Auto)] 
public static extern int GetStruct(RCEStruct rce);


  注意C#里定义的结构体应该和C++里定义的一样。这里如果是public string User就有可能出错(具体我没试过,不知道C#是否会自动将char[]转变为string,另外还要注意,在C#中为User赋值时,长度不应超过40)。 
  通过这种方式我们就可以向C++传递或者获得结构体。但一个限制就是必须在C#端主动调用GetStruct() 

  还有一种情况,与上一种相反,就是我们不是希望在C#中调用C++类库,而是想在C++类库中调用我们已经写好的C#类库。这在托管C++里是可以实现的。其中一个应用案例就是在为第三方系统写C++插件的时候,我们必须在插件端主动调用C#类库(前提是我们需要使用它,除非我们完全用C++代码来写这个插件)。 
  这样的话我们应该是在C#类库公开方法,例如: 

public struct RCEStruct 
    
public int Event; 
    
public int Flag; 
    
public string User; 
}
 
 
public void DoSomething(RCEStruct rce)
    rce.Flag
++
}

  假定编译成 MyCSharpDll.DLL 
  C++端代码如下: 

#using   <mscorlib.dll> 
#
using   <CuteSuProc.dll> 
 
void SomeMethod(RCEStruct* pEventStruc)
    
// 将C++结构体赋值到C#结构体 
    MyCSharpDll::RCEStruct* csStruct; 
    csStruct
->Event = pEventStruc.Event; 
    csStruct
->Flag = pEventStruc.Flag; 
    
// csStruct->User ?? 将char转换成string,在C++里如何处理? 
 
    MyCSharpDll::DoSomething(csStruct); 
 
    
// 将C#结构体赋值到C++结构体 
    
// 因为 pEventStruc 由外界传入,被 DoSomething 方法修改后,可能仍需要外界知道 
    pEventStruc->Event = csStruct.Event; 
    pEventStruc
->Flag = csStruct.Flag; 
    
// pEventStruc->User ?? 将string转换成char[] 
}

  托管C++在处理.NET类库时,有些细节是很繁琐的,让人觉得有些晕乎。譬如很多地方要加__gc修饰符。还有像数组,字符串的转换都比较麻烦。所以上面代码可能会有些小错误。但大致意思就是这样。很明显,这样的做法非常麻烦。对结构体进行操作前,我们进行一次赋值,操作后,又进行一次赋值。 
  有没有办法直接让C#操作原始的结构体呢?就像C#中操作C++一样,不需要通过一个中间人?能不能直接这样: 

#using   <mscorlib.dll> 
#
using   <CuteSuProc.dll> 
 
void SomeMethod(RCEStruct* pEventStruc)
    MyCSharpDll::DoSomething(pEventStruc); 
}

  答案是否定的。我们没有办法直接将C++里的 RCEStruct转换为 C#里的 RCEStruct。 

  那么还剩一种方法,就是直接对内存进行操作。因为是结构体,他们肯定是保存在连续内存空间中的。 
  我们先来看看C#中如何操作内存,也就是非托管的数据。这需要引用System.Runtime.InteropServices命名空间。该命名空间下的Marshal的一些静态方法提供了这样的功能: 

Marshal.ReadInt32()            //从指定内存地址读取4位 
Marshal.PtrToStringAnsi()    //从指定内存地址读取字符串 
Marshal.WriteInt32()        //将整数写到指定内存地址 
Marshal.WriteByte()            //将字符串写到指定内存地址

  我们来看看具体的代码: 

using System; 
using System.Text; 
using System.Runtime.InteropServices; 
 
internal sealed class RCEvent 
    
public int Event; 
    
public int Flag; 
    
public string User; 
}

 
internal sealed class RCEventAgent 
    
internal static RCEvent Read(IntPtr ptr)
        RCEvent Event 
= new RCEvent(); 
         
        Event.Event 
= ReadEvent(ptr); 
        Event.Flag 
= ReadFlag(ptr); 
        Event.User 
= ReadUser(ptr); 
 
        
return Event; 
    }
 
 
    
internal static int ReadEvent(IntPtr basePtr) 
        
return Marshal.ReadInt32(basePtr); 
    }
 
    
internal static int ReadFlag(IntPtr basePtr) 
        
return Marshal.ReadInt32(basePtr,4); 
    }
 
    
internal static string ReadUser(IntPtr basePtr) 
        
return Marshal.PtrToStringAnsi(new IntPtr(basePtr.ToInt32() + 8)); 
    }
 
 
    
internal static void Write(ClientEvent Event,IntPtr ptr) 
        WriteEvent(ptr,Event.Event); 
        WriteFlag(ptr,Event.Flag); 
        WriteUser(ptr,Event.User); 
    }
 
 
    
internal static void WriteEvent(IntPtr basePtr,int value) 
        Marshal.WriteInt32(basePtr,value); 
    }
 
    
internal static void WriteFlag(IntPtr basePtr,int flag) 
        Marshal.WriteInt32(basePtr,
4,flag); 
    }
 
    
internal static void WriteUser(IntPtr basePtr,string user) 
        WriteString(basePtr,user,
8,40); 
    }
 
    
private static void WriteString(IntPtr basePtr,string value,int offset,int length) 
        
int pos = 0
        
byte[] bytes = Encoding.Default.GetBytes(value); 
        
while(pos < length) 
            
if (pos < bytes.Length) 
                Marshal.WriteByte(basePtr,offset,bytes[pos]); 
            
else 
                Marshal.WriteByte(basePtr,offset,
0); 
 
            pos 
++
            offset 
++
        }
 
    }
 
}

  这样我们就可以通过ReadEvent和WriteEvent直接在c#中处理该结构体。或者通过 ReadXXX() 和 WriteXXX() 直接修改其字段。 

public void DoSomething(IntPtr ptr)
    RCEvent Event 
= RCEventAgent.Read(ptr); 
    Event.Flag 
++
    RCEventAgent.Write(ptr, Event); 
 
    
// 或者以下代码 
    
// RCEventAgent.WriteFlag( ptr, RCEventAgent.ReadFlag(ptr) + 1 ); 
}

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