如何在使用数组的 C# 互操作调用中通过引用访问基于 C 的指针？

Question

我对 P/Invoke 相当陌生（并且对 C 非常生疏），并且我花了相当多的时间尝试解决以下问题：

我想从托管 C# 调用非托管 C 函数。 C 函数应该创建一个包含值的数组并返回该数组，以便我可以在 C# 中使用这些值。 （相反的工作很好，即将数组从 C# 传递到 C。）即我想将参数作为数组的引用传递。下面是一个简单的示例代码，我认为应该可以工作（但不能）：

C:

int __declspec(dllexport) __stdcall AllocateMemory(int **values, const unsigned int N)
{
  int sum = 0;
  free(*values);
  *values = (int*) malloc(N*sizeof(int));
  for(unsigned int i = 0; i < N; i++)  { 
  (*values)[i] = i;    
  sum += (*values)[i];
}

这可以直接从 C 控制台测试应用程序正常工作：

int main( int argc, char** argv) 
{
  int* values;
  int sum = AllocateMemory(&values, 4);
  printf ("Sum: %d\n", sum);

}

但是，直接从 C# 进行此调用会呈现（内存）System.AccessVioaltionException:

[DllImport("Test.dll", CharSet = CharSet.Ansi, SetLastError = true, CallingConvention = CallingConvention.Winapi)]
public static extern int AllocateMemory([Out, MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, SizeConst = 10)] out int[] someValues, int N);

private static void RunCalculation(string message)
{
  int[] someValues; 
  int sum = AllocateMemory(out someValues, 4);
}

I'我已经尝试了 DllImport 签名的各种版本，但没有成功，我现在将继续调查。但是，如果有人有提示，我将非常感激！

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（下面是一个小时左右后添加的（在下面的一些评论之后），因为直到明天我才可以自己发布回复）

我发现我能够使用以下 C# 代码：

[DllImport("FrontAuction2.dll", CharSet = CharSet.Ansi, SetLastError = true, CallingConvention = CallingConvention.Winapi)]
public static extern float AllocateCudaMemory(out IntPtr someValues, int N);

private static IntPtr AllocateCudaMemory()
{ 
  IntPtr temp; 
  float sum = AllocateCudaMemory(out temp, 4);  

  //NOTE: If you'd actually want to get the value and just not want to pass the IntPtr to another P/Invoke method (as I do), this is one way: 
  //var values = new int[4];
  //Marshal.Copy(temp, values, 0, 4);

  return temp;
} 

但是，有下面是我评论过的一些有趣的观点。

我帐户上所有这些的目的是允许将 CUDA GPU 内存引用传递给 C# 以供以后使用。我认为更好的方法可能是将引用保留在 COM C++ 状态服务器中，而不是将其传递给 C#。但解决这个问题至少能让我现在能够专注于 GPU 的事情，而不是互操作。

Answer 1

您的 C 代码存在内存泄漏，数组的内存没有被释放。 pinvoke 编组器不喜欢泄漏内存。它将尝试释放数组，它将使用 CoTaskMemFree()。这不会有一个好的结局，你没有使用 CoTaskMemAlloc() 进行分配。

不要编写需要调用者释放被调用者分配的内存的代码。这很少能取得好的效果。只需让调用者传递一个您填充的数组：

int __declspec(dllexport) __stdcall AllocateMemory(int *values, const unsigned int N)
{
  int sum = 0;
  for(unsigned int i = 0; i < N; i++)  { 
    values[i] = i;    
    sum += values[i];
  }
}

[DllImport("Test.dll")]
public static extern int AllocateMemory(int[] someValues, int N);
...
  int[] values = new int[10];
  int sum = AllocateMemory(values, values.Length);

您必须为该函数想出一个不同的名称:)

Answer 2

如果可以的话，最好在 C# 中分配内存并让 C 代码填充数组：

C

__declspec(dllexport) void __stdcall PopulateArray(int N, int values[])
{
    int i;
    for (i = 0; i < N; i++)
        values[i] = i;    
}

C#

[DllImport(@"test.dll")]
public static extern void PopulateArray(int N, int[] values);

static void Main(string[] args)
{
    int N = 5;
    int[] values = new int[N];
    PopulateArray(N, values);
}

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看来你的问题错过了关键信息您需要在 C 代码中分配内存，然后在 C# 代码中保存指针，以便依次将其交给 CUDA。

这样做：

C

__declspec(dllexport) int* __stdcall AllocateIntArray(int N)
{
    int i;
    int *values = malloc(N*sizeof(int));
    for (i = 0; i < N; i++)
        values[i] = i;    
    return values;
}

__declspec(dllexport) void __stdcall FreeMemory(void* ptr)
{
    free(ptr);
}

C#

[DllImport(@"test.dll")]
public static extern IntPtr AllocateIntArray(int N);

[DllImport(@"test.dll")]
public static extern void FreeMemory(IntPtr ptr);

static void Main(string[] args)
{
    IntPtr ptr = AllocateIntArray(5);
    //...do something with the memory
    FreeMemory(ptr);
}