使用结构的 C++ 字符串到 C#

Question

有没有办法通过使用结构将字符串从 C++ 发送到 C#？我有一个带有图像数据（数据和大小）的结构，在这个结构中我也想从图像中获得条形码数据。我曾尝试通过 C# 中的 IntPtr 来执行此操作，但返回的是乱码并通过 Stringbuilder，但随后无法编组结构。请参阅下面的所有有问题的代码

C#结构

public struct ImageInfo
{
    public IntPtr data; // image data, works
    public int size;    // image data, works

    // string
    //public IntPtr barcodeType; // return gibberish
    //public IntPtr barcodeData; // return gibberish

    public StringBuilder barcodeType; //Cannot marshal field 'barcodeType' of type 'ImageProcessingOpenCv.ImageInfo'
    public StringBuilder barcodeData; //Cannot marshal field 'barcodeData' of type 'ImageProcessingOpenCv.ImageInfo'
}

C# 导入：

[DllImport("AlgorithmsCpp.dll", EntryPoint = "ScanBarcode", ExactSpelling = false, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl, CharSet = CharSet.Ansi)]
public static extern void ScanBarcode(byte[] data, int dataLen, ref ImageInfo imTemplate);

调用 C++ 以及我如何尝试从 IntPtr 获取字符串：

ImageInfo imInfo = new ImageInfo();
AlgorithmCpp.ScanBarcode(sourceImagePixels, sourceImagePixels.Length, ref imInfo); // wont work with StringBuilder.

string stringa = Marshal.PtrToStringAnsi(imInfo.barcodeType); // result: gibberish
stringa = Marshal.PtrToStringAuto(imInfo.barcodeType);        // result: gibberish
stringa = Marshal.PtrToStringBSTR(imInfo.barcodeType);        // result: gibberish
stringa = Marshal.PtrToStringUni(imInfo.barcodeType);         // result: gibberish
stringa = Marshal.PtrToStringUTF8(imInfo.barcodeType);        // result: gibberish

// example what is returned: "\0\0\0\0\0\0\0\0\f\0\0\0"

C++ 结构：

struct ImageInfo
{
    unsigned char* data;
    int size;

    // String
    //unsigned char* barcodeType; // for IntPtr, return gibberish
    //unsigned char* barcodeData; // for IntPtr, return gibberish

    char* barcodeType; // for StringBuilder
    char* barcodeData; // for StringBuilder
};

我如何尝试从 C++ 返回字符串

#define DllExport extern "C" __declspec(dllexport)

DllExport void ScanBarcode(unsigned char* data, int dataLen, ImageInfo& imInfo)
{
    // do stuff to get barcode

    // for IntPtr
    std::string type = symbol->get_type_name();
    std::string data = symbol->get_data();

    imInfo.barcodeType = (unsigned char*)type.c_str();
    imInfo.barcodeData = (unsigned char*)data.c_str();

    // For StringBuilder
    strcpy(imInfo.barcodeData, symbol->get_data().c_str());
    strcpy(imInfo.barcodeType, symbol->get_type_name().c_str());
}

我希望通过上面的代码，我已经让您了解我尝试了什么以及我想要拥有什么。如果您需要任何进一步的信息，请告诉我，我会尽力提供。

Answer 1

C++ 代码错误。

imInfo.barcodeType = (unsigned char*)type.c_str();
imInfo.barcodeData = (unsigned char*)data.c_str();

c_str() 给你一个指向字符串开头的指针，是的。你可以把它传递给一个函数，很好。但是你不能退货！谁拥有记忆？它的寿命是多少？什么时候解除分配？ C++ 没有自动内存管理——你不能只返回对象和指针并期望它们神奇地工作。您甚至不能依靠这种不良行为来产生错误，正如您刚刚看到的那样——您会得到垃圾；有时你得到了正确的东西，有时你得到了错误的东西，有时你引入了一个可怕的安全漏洞。

到 ScanBarcode 返回时，type 和 data 被销毁。 c_str() 返回的指针并不指向您认为它指向的数据（不管c_str() 的内部实现如何）。您需要将该数据复制到共享内存，并确保它已正确释放。在非托管世界中传递内存不是一件容易的事。这是最初设计托管系统和 C# 等语言的重要原因之一。

设计互操作并非易事。以实际精心设计的 C API 为例。一件重要的事情是返回字符串的长度，例如（你很少想传递 just char*，而不指定长度；如果你不指定长度，这样做简直太疯狂了'不拥有被指向的内存）。首先，决定谁应该分配和释放内存（这通常应该是相同的）。

您已经可以看出这有点问题。 ImageInfo 由调用者分配。但是char*fields 是由被调用者分配的！没有办法明智地将对象的生命周期限制在 C++ 或 C# 端（同样，问题不是 C# - C++ 调用者也会有同样的问题）。过去处理这种情况的常用方法是使用预先分配的缓冲区——也就是说，imInfo.barcodeType 不是指向字符串的指针，而是一个数组。 C# 结构将如下所示：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet=CharSet.Ansi)]
struct ImageInfo
{
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst=255 /* this must be synchronized with the C++ code! */)]
  public string barcodeType;
}

C++ 方面会做这样的事情（不要在生产代码中使用它，在某些方面几乎肯定是错误的 - 我的 C++ 非常生锈；请咨询 C++ 程序员）：

struct ImageInfo
{
  char barcodeType[255];
}

if (type.barcodeType.length() < 254) 
{
  strcpy(imInfo.barcodeType, type.c_str());
}

同样，这是非常幼稚的，可能是错误的。这只是为了展示一种在调用者和被调用者之间传递数据的方法。好好照顾。

Answer 2

StringBuilder不是字符串。

将结构更改为：

public struct ImageInfo
{
    public IntPtr data; // image data, works
    public int size;    // image data, works

    // string
    //public IntPtr barcodeType; // return gibberish
    //public IntPtr barcodeData; // return gibberish

    public string barcodeType;
    public string barcodeData;
}

应该可以工作，因为编译器现在有一个已知的值（某种）类型，它可以传递给你的 C++ 结构。 StringBuilder 不起作用，因为这是一个无法转换为字符串的对象，编译器必须知道调用 .ToString() 方法。