c# - 我可以在不使用 "unsafe"的情况下使用二维数组编码 C 结构吗?

标签 c# c marshalling com-interop unsafe

我有一个 C DLL,我正在为其编写 C# 互操作类。

在C DLL中,其中一个关键方法填充了一个二维结构;该结构由辅助方法分配和释放,如下所示:

// Simple Struct Definition -- Plain Old Data
typedef struct MyPodStruct_s
{
    double a;
    double b;
} MyPodStruct;

typedef struct My2dArray_s
{
    MyPodStruct** arr; // allocated by Init2d;
                       // array of arrays.
                       // usage: arr[i][j] for i<n,j<m
    int n;
    int m;
} My2dArray;

void Init2d(My2dArray* s, int n, int m);
void Free2d(My2dArray* s);

// fill according to additional work elsewhere in the code:
void Fill2dResult(My2dArray* result);

简单地将 My2dArray.arr 编码(marshal)为指向指针的指针看起来像是一个问题。 有什么方法可以为 C# 编码此代码,以便我不需要 C# 代码不安全吗?
(如果可能的话,我强烈希望避免修改我的 C API,或者至少将更改保持在最低限度,但如果这是唯一的方法,这是一个选项。)

这是我目前拥有的不安全的 C# 代码(从真实的代码中略微简化)。它工作正常并且可以做我想做的,但需要不安全的使用:

class FooInterop
{
    public struct MyPodStruct // Plain Old Data
    {
        public double a;
        public double b;
    };

    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    private unsafe struct unmanaged2d
    {
        public MyPodStruct** arr;
        public int n;
        public int m;
    };

    [DllImport("Foo.DLL", EntryPoint = "Init2d", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    private static extern void unsafe_Init2d(ref FooInterop.unmanaged2d, int n, int m);
    [DllImport("Foo.DLL", EntryPoint = "Free2d", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    private static extern void unsafe_Free2d(ref FooInterop.unmanaged2d);
    [DllImport("Foo.DLL", EntryPoint = "Fill2dResult", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    private static extern void unsafe_Fill2dResult(ref FooInterop.unmanaged2d);

    public static FooInterop.MyPodStruct[,] Fill2dResult()
    {
        unmanaged2d unsafeRes = new unmanaged2d();
        FooInterop.MyPodStruct[,] res;

        unsafe_Init2d(ref unsafeRes, n, m); // I have n, m from elsewhere
        unsafe_Fill2dResult(ref unsafeRes );
        res = new FooInterop.MyPodStruct[n,m];

        for (int i=0; i<n; ++i)
        {
            for (int j=0; j<m; ++j)
            {
                unsafe
                {
                    res[i, j] = unsafeRes.arr[i][j];
                }
            }
        }

        unsafe_Free2d(ref unsafeRes );

        return res;
    }
}

最佳答案

嗯...我会发布一些代码,您可能不需要 :-)

我使用的是最新的编译器 (C# 7.0) ( nuget ) 加上一个不安全的库 ( nuget )。

这里的重点是我不想通过复制 Unmanaged2d 来编码struct,我也不想复制数组。我想“就地”使用它们。我将使用 ref return加上一些 Unsafe.As*读取单个的方法 MyPodStruct当被问到时,一个二维索引器可以隐藏所有内容。可悲的是 Unsafe.As*需要 unsafe关键字,因为它的方法接受 void*而不是接受 IntPtr .

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Size = 16)]
public struct MyPodStruct // Plain Old Data
{
    public double a;
    public double b;
};

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct Unmanaged2d
{
    public IntPtr arr;
    public int n;
    public int m;

    public unsafe ref MyPodStruct this[int x, int y]
    {
        get
        {
            if (x < 0 || x >= n)
            {
                throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(x));
            }

            if (y < 0 || y >= m)
            {
                throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(y));
            }

            IntPtr ptr = Marshal.ReadIntPtr(arr, x * sizeof(IntPtr));
            IntPtr ptr2 = ptr + y * 16; // 16 == sizeof(MyPodStruct)
            return ref Unsafe.AsRef<MyPodStruct>(ptr2.ToPointer());
        }
    }
}

unsafe_Init2d(ref unsafeRes, n, m);

// We increase all the values of a and b, just to show that we can!
for (int i = 0; i < u.n; i++)
{
    for (int j = 0; j < u.m; j++)
    {
        u[i, j].a += 10;
        u[i, j].b++;
    }
}

// We print them
for (int i = 0; i < u.n; i++)
{
    Console.WriteLine(string.Join(";", Enumerable.Range(0, u.m).Select(x => string.Format($"({u[i, x].a},{u[i, x].b})"))));
}

作为旁注,似乎使用 IntPtr使“不安全”的代码变得“安全”是不受欢迎的。参见示例 here重载请求 Span<T>(void*)接受 Span<T>(IntPtr)并且已经关闭,因为:

We want operations with pointers to be explicit operation with pointers, and not hide them behind IntPtr that tend to give people a false sense of safety.

here .

一般来说,你想做的事可以用一些 Marshal.ReadIntPtr 来完成加上 BitConverter.Int64BitsToDouble(Marshal.ReadInt64(...)) ,比如:

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct Unmanaged2d
{
    public IntPtr arr;
    public int n;
    public int m;

    public static MyPodStruct[,] Fill2dResult()
    {
        Unmanaged2d unsafeRes = new Unmanaged2d();

        //unsafe_Init2d(ref unsafeRes, n, m); // I have n, m from elsewhere
        //unsafe_Fill2dResult(ref unsafeRes);

        MyPodStruct[,] res = new MyPodStruct[unsafeRes.n, unsafeRes.m];

        for (int i = 0; i < unsafeRes.n; i++)
        {
            IntPtr row = Marshal.ReadIntPtr(unsafeRes.arr, i * IntPtr.Size);

            for (int j = 0, offset = 0; j < unsafeRes.m; j++)
            {
                // Automatic marshaling of MyPodStruct
                // res[i, j] = Marshal.PtrToStructure<MyPodStruct>(row + j * (sizeof(double) + sizeof(double)));

                // Manual marshaling

                // a
                long temp1 = Marshal.ReadInt64(row, offset);
                double dbl1 = BitConverter.Int64BitsToDouble(temp1);
                offset += sizeof(double);

                // b
                long temp2 = Marshal.ReadInt64(row, offset);
                double dbl2 = BitConverter.Int64BitsToDouble(temp2);
                offset += sizeof(double);

                res[i, j] = new MyPodStruct { a = dbl1, b = dbl2 };
            }
        }

        //unsafe_Free2d(ref unsafeRes);

        return res;
    }
}

此代码在技术上不包含任何 unsafe ,但它与您的代码一样不安全。

啊...在 C# 中,您在 C 中拥有的称为交错数组。它是一个数组数组(指向许多第二级元素数组的第一级指针数组)。它不是多维数组。

关于c# - 我可以在不使用 "unsafe"的情况下使用二维数组编码 C 结构吗?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/50610552/

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