在 C++/C# 之间的结构内传递 strings/arrays

Question

我正在将结构从 C# 传递到 C++。

C#代码：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 8)]
public struct Data
{
[MarshalAs(UnmanagedType.U4)]
public int number;

[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 5)]
public int[] array;

[MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 512)]
public string buffer;
}

C++代码：

struct Data
{
public:
    int number;
    int array[5];
    char buffer[512];
    //char *buffer;
};

以上方法效果很好。但是相反，如果我使用指针来处理 C++ 中的数据，我会收到错误消息：

Unhandled Exception: System.AccessViolationException: Attempted to read or write protected memory

struct Data
{
public:
    int number;
    int *array;
    char *buffer;
};

为什么我不能在这里处理指针？通过指针处理这种情况是否有利？

Answer 1

第一个结构有效，因为它在结构中分配了 array。第二个是有问题的，因为它只在结构中分配了一个 int 指针和 char 指针（sizeof(void*) 取决于你的平台），而不是一个 int 数组。如果你坚持使用指针，你必须自己分配和释放内存（即 new 和 delete[]）。

Answer 2

问题在于您的数据在内存中的表示方式。

假设您有一个 c# 结构的实例，它编组到非托管代码甚至文件。

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 8)]
public struct Data
{
[MarshalAs(UnmanagedType.U4)]
public int number = 5;

[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 5)]
public int[] array = {0, 1, 2, 3, 4};

[MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 512)]

public string buffer = "Happy new Year";
}

据此，你的内存布局将是这样的（在十六进制视图中）：

05 00 00 00 00 00 00 00
01 00 00 00 02 00 00 00
03 00 00 00 04 00 00 00
00 48 00 61 00 70 00 70 
00 79 00 20 00 6E 00 65 
00 77 00 20 00 59 00 65 
00 61 00 72

这里我们有前四个字节“05 00 00 00”，这意味着 "number" 变量在内存中的数字“5”。（请注意，这些字节的顺序是相反的，因为 Intel 架构是 LittleEndian，详情请参阅 Endiannes）

然后我们有接下来的五个整数“00 00 00 00”= 0，“01 00 00 00”= 1，“02 00 00 00”= 2，“03 00 00 00”= 3，“04” 00 00 00" = 4 对于名为 "array".

的数组

而字符串 "buffer" 表示如下：

"00 48" = H
"00 61" = a
"00 70" = p
"00 70" = p
"00 79" = y
"00 20" = <space>
"00 6E" = n
"00 65" = e
"00 77" = w
"00 20" = <space>
"00 59" = Y
"00 65" = e
"00 61" = a
"00 72" = r

.NET 总是使用 Unicode 来存储它的字符串变量。每个 Unicode 字符都有其双字节表示。

现在，对于这个 C++ 结构

struct Data
{
public:
    int number;
    int array[5];
    char buffer[512];
    //char *buffer;
};

sizeof(int) 是 4。因此变量 "number" = "05 00 00 00" 的内存内容是第 5 个。 array[0],array1,array[2],array[3],array[4] 布局在内存块上 "00 00 00 00" = 0, "01 00 00 00" = 1, " 02 00 00 00”= 2，“03 00 00 00”= 3，“04 00 00 00”= 4。其他一切都保留给 buffer[512] 变量。但在c++中，sizeof(char) == 1。char数据类型通常用于表示旧的ASCII风格的文本，采用单字节编码。您应该改用 wchar_t，它非常适合 Unicode 编码。

现在让我们来看看

struct Data
{
public:
    int number;
    int *array;
    char *buffer;
};

此结构将投影到与上述相同的内存布局上。如果你运行在 32 位环境下 (win32) "array" 指针的内容将为“00 00 00 00”（指针为 4 个字节） "buffer" 指针将为“01 00 00 00”。

如果你运行在64位环境下(win64) "array" 指针的内容将为“00 00 00 00 01 00 00 00”（指针为 8 个字节），缓冲区指针将为“02 00 00 00 03 00 00 00”。

这些是某种无效指针，指向谁知道在哪里。这就是为什么当您尝试取消引用它们时会出现访问冲突。

在 C++/C# 之间的结构内传递 strings/arrays

Passing strings/arrays within structures between C++/C#

c#

c++

interop

struct

marshalling