在 C# 中是否可以有一个具有固定缓冲区的联合结构和另一个具有数组或字符串字段的结构？

Question

我试图为数十万个对象分配内存，以便稍后从字节数组中初始化它们。我的目标是跳过每个对象的内存分配。这就是我使用 C# 结构的原因。

Union:

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct HeaderUnion
{
    [FieldOffset(0)]
    public unsafe fixed char Data[8];

    [FieldOffset(0)]
    public HeaderSeq HeaderSeq;
}

HeaderSeq:

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Unicode)]
struct HeaderSeq
{
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr,SizeConst = 2)]
    public string FirstName;

    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr,SizeConst = 2)]
    public string LastName;
}

在我想写的程序中：

var bytes = File.ReadAllBytes("image.dat");
var headerUnions = new HeaderUnion[100000];
var size = Marshal.SizeOf<HeaderSeq>();

for (int i = 0; i < 100000; i++)
{
    var positionIndex = i * size;

    unsafe
    {
        fixed (char* charPtr = headerUnions[i].Data)
        {
            Marshal.Copy(bytes, positionIndex, (IntPtr)charPtr, size);
        }
    }
}

但是，它给了我运行时错误：

未处理的异常。 System.TypeLoadException：无法从程序集“MyProject.Console，Version=1.0.0.0，Culture=neutral，PublicKeyToken=null”加载类型“HeaderUnion”，因为它在偏移量 0 处包含一个对象字段，该对象字段未正确对齐或与非-对象字段。

如果我将 HeaderSeq 重新定义为仅包含单个 char 字段，而不是 string 或 char[]，则效果很好。

如果我不将 HeaderSeq 作为字段包含到 HeaderUnion 中，它也可以正常工作，但我应该重写我的代码以利用 Marshal.PtrToStructure：

// It does not suit me, because it allocates a struct on each cycle.
// Instead, I want all the memory to be pre-allocated already in the fixed buffers.
var headerSeq = Marshal.PtrToStructure<HeaderSeq>((IntPtr) charPtr);

我可以考虑在托管堆中预分配 char 数组，并在 HeaderSeq 中仅存储索引。这种方法对我来说不太优雅。

我的目标在 C# 中可以实现吗？我应该如何定义我的结构？

Answer 1

没有办法使用托管类型（String）执行此操作，您将不得不使用char []或char*而不是。

在一个不相关的说明中，我不确定为什么，但是数据字段占16个字节而不是8个字段（根据.net 6 x86上的sizeof ）。将其更改为字节阵列可以修复。没有实际的差异，它会让您分配更少的内存。

编辑：在再看第二位之后，C＃的字符似乎是16位（即Unicode），但自动被编成8位，这使我感到困惑。如果您打算使用Unicode，则需要炭。