使用 LayoutKind.Explicit 进行布尔编组，这是否已损坏或按设计失败？

Question

首先，布尔类型据说有一个四字节值的默认编组类型。因此，以下代码有效：

    struct A 
    { 
        public bool bValue1; 
        public int iValue2; 
    }
    struct B 
    { 
        public int iValue1;
        public bool bValue2; 
    }
    public static void Main()
    {
        int[] rawvalues = new int[] { 2, 4 };

        A a = (A)Marshal.PtrToStructure(GCHandle.Alloc(rawvalues, GCHandleType.Pinned).AddrOfPinnedObject(), typeof(A));
        Assert.IsTrue(a.bValue1 == true);
        Assert.IsTrue(a.iValue2 == 4);
        B b = (B)Marshal.PtrToStructure(GCHandle.Alloc(rawvalues, GCHandleType.Pinned).AddrOfPinnedObject(), typeof(B));
        Assert.IsTrue(b.iValue1 == 2);
        Assert.IsTrue(b.bValue2 == true);
    }

显然，这些结构独立编组得很好。这些值按预期转换。然而，当我们通过像这样声明 LayoutKind.Explicit 将这些结构组合成一个“联合”时：

    [StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
    struct Broken
    {
        [FieldOffset(0)]
        public A a;
        [FieldOffset(0)]
        public B b;
    }

我们突然发现自己无法正确编组这些类型。下面是上述结构的测试代码以及​​它是如何失败的：

        int[] rawvalues = new int[] { 2, 4 };
        Broken broken = (Broken)Marshal.PtrToStructure(GCHandle.Alloc(rawvalues, GCHandleType.Pinned).AddrOfPinnedObject(), typeof(Broken));

        Assert.IsTrue(broken.a.bValue1 != false);// pass, not false
        Assert.IsTrue(broken.a.bValue1 == true);// pass, must be true?
        Assert.IsTrue(true.Equals(broken.a.bValue1));// FAILS, WOW, WTF?
        Assert.IsTrue(broken.a.iValue2 == 4);// FAILS, a.iValue1 == 1, What happened to 4?
        Assert.IsTrue(broken.b.iValue1 == 2);// pass
        Assert.IsTrue(broken.b.bValue2 == true);// pass

看到这个表达为 true 是非常幽默的： (a.bValue1 != false && a.bValue1 == true && !true.Equals( a.bValue1))

当然，这里更大的问题是 a.iValue2 != 4，而不是 4 已更改为 1（大概是通过重叠的 bool）。

所以问题是：这是一个错误，还是只是按照设计失败了？

背景：这来自< a href="https://stackoverflow.com/questions/1602899">使用 PInvoke 时包含 bool 与 uint 的结构有什么区别？

更新：当您使用大整数值时（> >），这甚至更奇怪。 255），因为只有用于布尔值的字节被修改为 1，从而将 b.bValue2 的 0x0f00 更改为 0x0f01。对于上面的 a.bValue1，它根本没有被转换，并且 0x0f00 为 a.bValue1 提供了一个错误值。

更新#2：

针对上述问题最明显、最合理的解决方案是使用 uint 进行编组并公开布尔属性。真正通过“解决方法”解决问题是没有问题的。我主要想知道这是一个错误还是您期望的行为？

    struct A 
    { 
        private uint _bValue1;
        public bool bValue1 { get { return _bValue1 != 0; } } 
        public int iValue2; 
    }
    struct B 
    { 
        public int iValue1;
        private uint _bValue2;
        public bool bValue2 { get { return _bValue2 != 0; } } 
    }

Answer 1

它正在按设计工作。

正在发生的事情是这样的：

采用新的 int[] { 2, 4 } 并将其编组为 A、B、Broken 和 Broken2。
最后一个与 Broken 相同，但字段顺序相反（先是 b，然后是 a）。

如果我们将 int 编组到这些结构中，我们会在内存中得到以下值：

• A: 1, 4
• B: 2, 1
• Broken: 2, 1
• Broken2: 1, 4

因此，发生的情况如下：

• 当编组器遇到布尔值时，其值为：bool = (original != 0);
• 当有两个字段映射到同一内存时，最后一个字段的规则获胜

所以对于 A，第一个 int 转换为 1，对于 B，第二个 int 转换为 1，
对于 Broken，由于 B 是最后一个字段，因此适用其规则，因此第二个 int 被转换为 1。对于 Broken2 也是如此。

Answer 2

该行评论为“失败，哇，WTF？”由于执行布尔比较的方式而失败。它正在比较 2 和 1：

IL_007e:  ldc.i4.1
IL_007f:  ldloca.s 3
IL_0081:  ldflda valuetype Test/A Test/Broken::a
IL_0086:  ldfld bool Test/A::bValue1
IL_008b:  ceq

ceq 最终将 1 与 bValue 中的字节进行比较，即 2。

有趣的是 if (broken.a.bValue1) 将测试“true”，因为它非零。

至于另一个问题（broken.a.iValue2 == 4），当我将：

[MarshalAs (UnmanagedType.Bool)]

应用于结构中的两个布尔字段时，它就消失了。这可确保布尔值被编组为整数（.NET 中为 4 个字节）。

Answer 3

看起来 EarlNameless 是正确的，因为

    struct C
    {
        public int iValue1;
        public int iValue2;
    }

在 union 末尾添加另一个 ints: 结构似乎至少纠正了部分问题。然而，这仍然是有缺陷的，因为布尔值只会考虑单字节值，并且如所演示的那样是不可靠的。最后，我想出的最佳答案是使用自定义类型进行封送。

[Serializable]
[ComVisible(true)]
public struct BOOL : IComparable, IConvertible, IComparable<BOOL>, IEquatable<BOOL>, IComparable<bool>, IEquatable<bool>
{
    private uint _data;

    public BOOL(bool value) { _data = value ? 1u : 0u; }
    public BOOL(int value) { _data = unchecked((uint)value); }
    public BOOL(uint value) { _data = value; }

    private bool Value { get { return _data != 0; } }
    private IConvertible Convertible { get { return _data != 0; } }

    #region IComparable Members
    public int CompareTo(object obj) { return Value.CompareTo(obj); }
    #endregion
    #region IConvertible Members
    public TypeCode GetTypeCode() { return Value.GetTypeCode(); }
    public string ToString(IFormatProvider provider) { return Value.ToString(provider); }
    bool IConvertible.ToBoolean(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToBoolean(provider); }
    byte IConvertible.ToByte(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToByte(provider); }
    char IConvertible.ToChar(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToChar(provider); }
    DateTime IConvertible.ToDateTime(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToDateTime(provider); }
    decimal IConvertible.ToDecimal(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToDecimal(provider); }
    double IConvertible.ToDouble(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToDouble(provider); }
    short IConvertible.ToInt16(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToInt16(provider); }
    int IConvertible.ToInt32(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToInt32(provider); }
    long IConvertible.ToInt64(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToInt64(provider); }
    sbyte IConvertible.ToSByte(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToSByte(provider); }
    float IConvertible.ToSingle(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToSingle(provider); }
    ushort IConvertible.ToUInt16(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToUInt16(provider); }
    uint IConvertible.ToUInt32(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToUInt32(provider); }
    ulong IConvertible.ToUInt64(IFormatProvider provider) { return Convertible.ToUInt64(provider); }
    object IConvertible.ToType(Type conversionType, IFormatProvider provider) { return Convertible.ToType(conversionType, provider); }
    #endregion
    #region IComparable<bool> Members
    public int CompareTo(BOOL other) { return Value.CompareTo(other.Value); }
    public int CompareTo(bool other) { return Value.CompareTo(other); }
    #endregion
    #region IEquatable<bool> Members
    public bool Equals(BOOL other) { return Value.Equals(other.Value); }
    public bool Equals(bool other) { return Value.Equals(other); }
    #endregion
    #region Object Override
    public override string ToString() { return Value.ToString(); }
    public override int GetHashCode() { return Value.GetHashCode(); }
    public override bool Equals(object obj) { return Value.Equals(obj); }
    #endregion
    #region implicit/explicit cast operators
    public static implicit operator bool(BOOL value) { return value.Value; }
    public static implicit operator BOOL(bool value) { return new BOOL(value); }
    public static explicit operator int(BOOL value) { return unchecked((int)value._data); }
    public static explicit operator BOOL(int value) { return new BOOL(value); }
    public static explicit operator uint(BOOL value) { return value._data; }
    public static explicit operator BOOL(uint value) { return new BOOL(value); }
    #endregion
    #region +, -, !, ~, ++, --, true, false unary operators overloaded.
    public static BOOL operator !(BOOL b) { return new BOOL(!b.Value); }
    public static bool operator true(BOOL b) { return b.Value; }
    public static bool operator false(BOOL b) { return !b.Value; }
    #endregion
    #region +, -, *, /, %, &, |, ^, <<, >> binary operators overloaded.
    public static BOOL operator &(BOOL b1, BOOL b2) { return new BOOL(b1.Value & b2.Value); }
    public static BOOL operator |(BOOL b1, BOOL b2) { return new BOOL(b1.Value | b2.Value); }
    #endregion
    #region ==, !=, <, >, <=, >= comparison operators overloaded
    public static bool operator ==(BOOL b1, BOOL b2) { return (b1.Value == b2.Value); }
    public static bool operator !=(BOOL b1, BOOL b2) { return (b1.Value != b2.Value); }
    #endregion
}