c# - 将 DeviceIoControl 调用返回值结构从 C 映射到 C# 时出现问题

Question

我正在修改一些代码，用于查询设备树并报告设备的功能，特别是 USB 端口及其速度。我从 DeviceIoControl 调用中取回 _USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX 对象，但它不准确地将 USB 3.0 报告为高速。进一步的研究表明，我需要从 DeviceIoControl 获取 _USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2 结构以适应 USB 3.0。我正在尝试将新结构从 C 映射到 C#，并且对如何处理作为新(ish)_USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2 结构成员存在的两个 C union 有点困惑。

我在大学里学的是 C，哦，大约 20 年前。我职业生涯的大部分时间都在 Powerbuilder(别笑，那是很久以前的事了)、Java(别笑，那是很久以前的事了)，但主要是 C#。任何 C 专家都可以帮助我将这些具有 union 的结构映射到 C# 结构中，并可能为我提供有关如何将它们编码的线索吗？请注意，我已经映射了 _USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2 但实际上不知道如何处理 _USB_PROTOCOLS 和 _USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS 结构。将 _USB_PROTOCOLS 结构映射到 C# Flags 枚举中会很好，这样我也可以使用按位与和或。

下面的代码显示了注释掉的 C typedef 和我在 C# 中对应的结构(未注释并且......好吧，未完成:( )。提前谢谢大家!

//typedef struct _USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2
    //{
    //    ULONG ConnectionIndex;
    //    ULONG Length;
    //    USB_PROTOCOLS SupportedUsbProtocols;
    //    USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS Flags;
    //}
    //USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2, *PUSB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2;

    struct USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2
    {
        public int ConnectionIndex;
        public int Length;
        public USB_PROTOCOLS SupportedUsbProtocols;
        public USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS Flags;
    }

    //typedef union _USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS {
    //  ULONG ul;
    //        struct {
    //    ULONG DeviceIsOperatingAtSuperSpeedOrHigher  :1;
    //        ULONG DeviceIsSuperSpeedCapableOrHigher  :1;
    //        ULONG ReservedMBZ  :30;
    //    };
    //}
    //USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS, * PUSB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS;
    struct USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS
    {

    }

    //typedef union _USB_PROTOCOLS {
    //  ULONG ul;
    //        struct {
    //        ULONG Usb110  :1;
    //        ULONG Usb200  :1;
    //        ULONG Usb300  :1;
    //        ULONG ReservedMBZ  :29;
    //    };
    //}
    //USB_PROTOCOLS, * PUSB_PROTOCOLS;
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
    struct USB_PROTOCOLS
    {

    }

Answer 1

USB_PROTOCOLS 是一个 union 结构体，它只是包装了一个 32 位整数，其中位 0 是 Usb110，位 1 是 Usb200，位 2 是 Usb300。像这样定义它:

public struct USB_PROTOCOLS
{
    UInt32 protocols;

    public bool Usb110 { get { return (this.protocols & 0x01) == 0x01; } }
    public bool Usb200 { get { return (this.protocols & 0x02) == 0x02; } }
    public bool Usb300 { get { return (this.protocols & 0x04) == 0x04; } }

}

USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS 的情况大致相同，但为了完整起见:

public struct USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS
{
    UInt32 flags;

    public bool DeviceIsOperatingAtSuperSpeedOrHigher 
    { 
        get { return (this.flags & 0x01) == 0x01; } 
    }
    public bool DeviceIsSuperSpeedCapableOrHigher
    {
        get { return (this.flags & 0x02) == 0x02; }
    }
}

或者，您可以使用 Flags 属性将这两者定义为枚举。

[Flags]
public enum USB_PROTOCOLS : uint
{
    Usb110 = 0x01,
    Usb200 = 0x02,
    Usb300 = 0x04,
}

[Flags]
public enum USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS : uint // nice short type name
{
    DeviceIsOperatingAtSuperSpeedOrHigher = 0x01,
    DeviceIsSuperSpeedCapableOrHigher = 0x02,
}

或者因为三个选项比两个更好，您也可以将第一个结构的定义更改为:

struct USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2
{
    public int ConnectionIndex;
    public int Length;
    public uint SupportedUsbProtocols;
    public uint Flags;
}

并自己进行位操作。

我是怎么做到的？我在 Visual Studio 中打开了一个 C++ 控制台应用程序，编写了以下内容，然后在调试器中单步调试它:

#include <usbioctl.h>

int size = sizeof(USB_PROTOCOLS); // size = 4
USB_PROTOCOLS proto = { 0 }; 
proto.Usb110 = 1;
unsigned int val = *((unsigned int*)(&proto)); // val = 1
proto.Usb110 = 0;
proto.Usb200 = 1;
val = *((unsigned int*)(&proto)); // val = 2
proto.Usb200 = 0;
proto.Usb300 = 1;
val = *((unsigned int*)(&proto)); // val = 4

size = sizeof(USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS); // size = 4
USB_NODE_CONNECTION_INFORMATION_EX_V2_FLAGS flags = { 0 };
flags.DeviceIsOperatingAtSuperSpeedOrHigher = 1;
val = *((unsigned int*)(&flags)); // val = 1
flags.DeviceIsOperatingAtSuperSpeedOrHigher = 0;
flags.DeviceIsSuperSpeedCapableOrHigher = 1;
val = *((unsigned int*)(&flags)); // val = 2