如何将结构从 C++ 迁移到 C#

Question

我正在编写一个接收复杂数据结构的 UDP 客户端。 我确实有 C++ 中的结构，但我的程序是 C#

Bitfiels 和联合有很多不同的结构。

有什么方法可以不用手动转换结构吗？

还有在 C# 中实现位域和联合的简单方法吗？

现在我正在为位域使用属性，但这是一项艰巨的工作，极有可能出错。

我提供了一个我现在正在做的简化示例，大约有 50 个结构，每个结构有 100 行代码。

C++ 示例：

typedef struct Message_s
{
    unsigned char var : 2;
    unsigned char var2 : 6;

    union
    {
         struct
         {
            unsigned char sVar;
            unsigned char sVar2;
         }
         char arr[32];
     }    
}Message_t;

示例 C#：

 [System.Runtime.InteropServices.StructLayout(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential)]
struct Message_s
{
    private byte Field1
    public byte var
    {
       get
       {
           return (byte)(Field1 & 0x03);
       }
       set
       {
           Field1 = (byte)((Field1 & ~0x03) | value);
       }
    public byte var2
    {
       get
       {
           return (byte)(Field1 & 0xFC);
       }
       set
       {
           Field1 = (byte)((Field1 & 0x03) | value<<2);
       }
     }
//unions may be possible with properties...
}

Answer 1

简短的回答是否定的，似乎没有一种简单的方法可以将 C++ 结构转换为 C# 格式。但是，有一种方法可以在 C# 结构中进行联合；这是一个好主意，还是从头开始学习更好，这取决于您。

要在 C# 结构中获取联合，请使用 LayoutKind.Explicit 和 FieldOffset 属性：

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
struct StructTest
{
    // A byte at the beginning of the struct.
    [FieldOffset(0)]
    public byte byte1;

    // Another byte immediately after it.
    [FieldOffset(1)]
    public byte byte2;

    // Now an integer which covers both.
    [FieldOffset(0)]
    public Int16 int1;
}

你可以按照你的期望使用它：

        var foo = new StructTest();
        foo.byte1 = 3;
        foo.byte2 = 6;
        Console.WriteLine("{0}", foo.int1);

        var bar = new StructTest();
        bar.int1 = 5050;
        Console.WriteLine("{0}, {1}", bar.byte1, bar.byte2);

产生1539 和186, 19。

这为您提供了联合结构，但它仍然不能解决 BitFields 的主要问题。对此似乎没有达成共识（当然，除了您已经完成的工作；例如，参见 [1]）。使用MarshalAs 属性可能会做一些聪明的事情，将自定义 BitField 类映射到底层结构，但在这种努力下，继续编写自定义类可能会更容易。

Answer 2

作为替代方案，有一种在代码中使用非托管 C++ 类型的方法，但它仍然涉及一些类型。在 VS C++ 项目中，创建非托管结构：

struct Date_s
{
    union
    {
        struct
        {
            unsigned nWeekDay  : 3;    // 0..7   (3 bits)
            unsigned nMonthDay : 6;    // 0..31  (6 bits)
            unsigned           : 0;    // Force alignment to next boundary.
            unsigned nMonth    : 5;    // 0..12  (5 bits)
            unsigned nYear     : 8;    // 0..100 (8 bits)
        };
        unsigned bob;
    };
};

现在我们创建一个封装这个结构的托管类型：

public ref struct Date_ms
{
    AutoPtr<Date_s> data;
    Date_ms()
    {
        data = new Date_s();
    }

    property unsigned nWeekDay
    {
        unsigned get() { return data->nWeekDay; }
        void set(unsigned value) { data->nWeekDay = value; }
    }
    property unsigned nMonthDay
    {
        unsigned get() { return data->nMonthDay; }
        void set(unsigned value) { data->nMonthDay = value; }
    }
    property unsigned nMonth
    {
        unsigned get() { return data->nMonth; }
        void set(unsigned value) { data->nMonth = value; }
    }
    property unsigned nYear
    {
        unsigned get() { return data->nYear; }
        void set(unsigned value) { data->nYear = value; }
    }
    property unsigned bob
    {
        unsigned get() { return data->bob; }
        void set(unsigned value) { data->bob = value; }
    }
};

那里有一些复制和粘贴操作。我在这里还使用了一个外部项目：来自 Kerr 的 AutoPtr。我还在 AutoPtr 代码中添加了 T* operator=(T* rhs) { return (m_ptr = rhs); } 行（正如 Kerr 帖子的 cmets 中所建议的那样）以使初始化程序工作。

您现在可以在 C# 代码中使用这个新结构，一切都应该按预期工作：

var test = new Date_ms();
test.nMonth = 3;
test.nMonthDay = 28;
test.nYear = 98;
Console.WriteLine("{0}, {1}, {2}", test.nMonth, test.nMonthDay, test.nYear);
Console.WriteLine("{0}", test.bob);

导致3, 28, 98 和224。

大警告

像这样混合托管和非托管代码是危险的，这就是 Kerr 首先编写 AutoPtr 的原因（顺便说一句，他的 blog post 关于这个主题非常值得一读）。这对我有用，但我不能保证它不会导致内存泄漏。您应该明确在部署它之前检查它是否按预期工作。