将 C 结构编组到 C#

Question

假设我有一个结构：

typedef struct {
float x;
float y;
float z;
int   ID;
} Vertex;

和一个 C++ 函数：

float first(Vertex* ptr, int length){ //really silly function, just an example
    Vertex u,v;
    u.x = ptr[0].x; //...and so on, copy x,y,z,ID
    v.x = ptr[1].x; 
    return (u.x * v.x + u.y * v.y + u.z * v.z);
    }


Vertex* another(float a, int desired_size){
    Vertex v = (Vertex*)malloc(desired_size*sizeof(Vertex));
    v[0].x = a;
    v[1].x = -a; //..and so on.. make some Vertices.
    return v;
}

首先 - 我的 IDE。我正在使用 Visual Studio 2010 构建 C# (4.0) 应用程序； C++部分也是在VS2010中构建的。

我知道如何构建 C/C++ 代码的 DLL 并在 C# 应用程序中使用它，但直到今天我只使用原始参数和返回值，例如：

    [DllImport("library.dll", CharSet = CharSet.Ansi, SetLastError = true, CallingConvention = CallingConvention.StdCall)]
    public static extern int simple(int a, int b);

今天我需要传递 的数组 structs（如上面的示例）..也许还会收到一个返回..

如何将 C# 类“翻译”为 C 结构体（反之亦然）？

Answer 1

该结构可以这样声明：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct Vertex {
    public float x;
    public float y;
    public float z;
    public int ID;
}

接下来，您需要确定调用约定。您的 C++ 代码几乎肯定是使用 cdecl 编译的。让我们坚持下去。

首先，该函数很容易从 C# 调用：

[DllImport("library.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public static extern float first(Vertex[] vertices);

请注意，您不应该在此处使用 SetLastError – 这是针对 Windows API 函数的。并且无需设置 CharSet，因为此处没有文本。

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现在，另一个事情变得更加复杂。如果您可以在 C# 代码中分配内存，那么这绝对是正确的选择。

void PopulateVertices(Vertex *vertices, int count)
{
    for (int i=0; i<count; i++)
    {
        vertices[i].x = ....
    }
}

在 C# 端，您可以这样声明它：

[DllImport("library.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public static extern void PopulateVertices(Vertex[] vertices, int count);

并这样调用它

Vertex[] vertices = new Vertex[2];
PopulateVertices(vertices, vertices.Length);

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如果您不想在栅栏的 C# 端进行分配，则可以这样做：

1. 从 C++ 代码返回一个指针，并使用 分配它CoTaskMemAlloc。
2. 在 C# 中，将导入函数的返回值声明为 IntPtr。
3. 使用 Marshal.PtrToStructure 和一些指针算术将返回数组编组到 C# 数组中。
4. 调用 Marshal.FreeCoTaskMem 来释放本机模块中分配的内存。

但如果您需要我的建议，请尝试并坚持在托管代码中分配数组。

Answer 2

应该这么简单：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct Vertex {
    float x;
    float y;
    float z;
    int   ID;
}

[DllImport("library.dll", CallingConvention=CallingConvention.StdCall)]
public static extern float first(Vertex[] verticies, int arrLen);

您可能遇到的问题是，是否对 C 版本的结构进行了任何打包，也可能是对结构布局进行了打包。如果布局不匹配，您可能需要将其更改为 LayoutKind.Explicit 并在每个字段上使用 [FieldOffset(0)] 属性。 C 也不知道传递的顶点数组的长度，因此如果它发生变化，您需要将其传递给该方法。

要返回数组：

[DllImport("library.dll", CallingConvention=CallingConvention.StdCall)]
public static extern Vertex[] another(float a);

封送拆收器在传入参数时处理所有内存问题，但返回数组时它无法执行任何操作。由于内存是在非托管堆上分配的，因此 GC 对此一无所知，并且您将导致内存泄漏。编组器只会将本机结构复制到托管结构数组，但它无法释放使用 malloc 分配的内存。

如果您可以更改 C++ 代码，解决此问题的最简单方法是更改​​ another 的签名以接受顶点数组（以及数组的长度），而不是返回一个。我不需要为您编写任何代码来执行此操作，@DavidHeffernan 已经在他的答案（中断部分）中完成了此操作。