如何在 C# 中将数组放入结构中？

Question

C++ 代码：

struct tPacket
{
    WORD word1;
    WORD word2;
    BYTE byte1;
    BYTE byte2;
    BYTE array123[8];
}

static char data[8192] = {0};
...
some code to fill up the array
...
tPacket * packet = (tPacket *)data;

在 C# 中我们无法做到这一点。

请注意 C++ 结构中有一个数组。

或者，使用this source file 可以为我们完成这项工作，但如果结构中存在数组则不行。

Answer 1

我不确定你到底在问什么。您是否尝试在 C# 中为普通的旧 C# 用法或互操作（PInvoke）目的获得等效的结构定义？如果是用于 PInvoke，follownig 结构将起作用

[System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential)]
public struct tPacket {

    /// WORD->unsigned short
    public ushort word1;

    /// WORD->unsigned short
    public ushort word2;

    /// BYTE->unsigned char
    public byte byte1;

    /// BYTE->unsigned char
    public byte byte2;

    /// BYTE[8]
    [System.Runtime.InteropServices.MarshalAsAttribute(System.Runtime.InteropServices.UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=8, ArraySubType=System.Runtime.InteropServices.UnmanagedType.I1)]
    public byte[] array123;
}

如果您正在寻找具有相同特征的普通旧 C# 结构，那么很遗憾无法使用结构。您不能在 C# 结构中定义一个恒定大小的内联数组，也不能通过初始化程序强制该数组为特定大小。

在托管世界中有两个备选方案。

使用具有填充数组的创建方法的结构

[System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential)]
public struct tPacket {
    public ushort word1;
    public ushort word2;
    public byte byte1;
    public byte byte2;
    public byte[] array123;
    public static tPacket Create() { 
      return new tPacket() { array123 = new byte[8] };
    }
}

或者使用一个可以直接初始化array123成员变量的类。

编辑 OP 想知道如何将 byte[] 转换为 tPacket 值

不幸的是，在 C# 中没有很好的方法来做到这一点。 C++ 非常适合这种任务，因为它的类型系统非常弱，您可以选择将字节流视为特定结构（邪恶指针转换）。

这在 C# 不安全代码中可能是可能的，但我不相信它是。

基本上你要做的就是手动解析字节并将它们分配给结构中的各种值。或者编写一个本地方法，将 C 样式转换和 PInvoke 放入该函数中。

Answer 2

我认为您正在寻找的内容（如果您使用类似 JaredPar 发布的结构定义）是这样的：

tPacket t = new tPacket();
byte[] buffer = new byte[Marshal.SizeOf(typeof(tPacket))];
socket.Receive(buffer, 0, buffer.length, 0);

GCHandle pin = GCHandle.Alloc(buffer, GCHandleType.Pinned);
t = (tPacket)Marshal.PtrToStructure(pin.AddrOfPinnedObject(), typeof(tPacket));
pin.free();

//do stuff with your new tPacket t

Answer 3

它也可以使用不安全的代码来完成，尽管它限制了程序可以运行的上下文，并且自然会引入安全漏洞的可能性。 优点是您可以使用指针直接从数组转换为结构，并且如果您只想从结构中添加或删除字段，它也是免维护的。但是，访问数组需要使用固定语句，因为当结构包含在对象中时，GC 仍然可以在内存中移动结构。

这是我用来解释 UDP 数据包的不安全结构的一些修改代码：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public unsafe struct UnsafePacket
{
    int time;
    short id0;
    fixed float acc[3];
    short id1;
    fixed float mat[9];

    public UnsafePacket(byte[] rawData)
    {
        if (rawData == null)
            throw new ArgumentNullException("rawData");
        if (sizeof(byte) * rawData.Length != sizeof(UnsafePacket))
            throw new ArgumentException("rawData");

        fixed (byte* ptr = &rawData[0])
        {
            this = *(UnsafePacket*)rawPtr;
        }
    }

    public float GetAcc(int index)
    {
        if (index < 0 || index >= 3)
            throw new ArgumentOutOfRangeException("index");
        fixed (UnsafePacket* ptr = &acc)
        {
            return ptr[index];
        }
    }

    public float GetMat(int index)
    {
        if (index < 0 || index >= 9)
            throw new ArgumentOutOfRangeException("index");
        fixed (UnsafePacket* ptr = &mat)
        {
            return ptr[index];
        }
    }

            // etc. for other properties
}

对于这种代码，检查数组的长度是否与结构的大小完全匹配非常重要，否则您将打开一些令人讨厌的缓冲区溢出。由于 unsafe 关键字已应用于整个结构，因此您无需将每个方法或代码块标记为单独的 unsafe 语句。

Answer 4

您可以通过在结构中编写函数以供访问，从而将外部世界看起来像是固定大小的数组放置在安全结构中。例如，这是一个安全结构中的固定 4 x 4 双精度数组：

public struct matrix4 //  4 by 4 matrix  
{  
    //  
    //  Here we will create a square matrix that can be written to and read from similar  
    //  (but not identical to) using an array.  Reading and writing into this structure  
    //  is slower than using an array (due to nested switch blocks, where nest depth  
    //  is the dimensionality of the array, or 2 in this case).  A big advantage of this  
    //  structure is that it operates within a safe context.  
    //  
    private double a00; private double a01; private double a02; private double a03;  
    private double a10; private double a11; private double a12; private double a13;  
    private double a20; private double a21; private double a22; private double a23;  
    private double a30; private double a31; private double a32; private double a33;  
    //
    public void AssignAllZeros()                    //  Zero out the square matrix  
    { /* code */}               
    public double Determinant()                     //  Common linear algebra function  
    { /* code */}  
    public double Maximum()                         //  Returns maximum value in matrix  
    { /* code */}  
    public double Minimum()                         //  Minimum value in matrix  
    { /* code */}  
    public double Read(short row, short col)        //  Outside read access   
    { /* code */}  
    public double Read(int row, int col)            //  Outside read access overload  
    { /* code */}  
    public double Sum()                             //  Sum of 16 double precision values  
    {  
        return a00 + a01 + a02 + a03 + a10 + a11 + a12 + a13 + a20 + a21 + a22 + a23 + a30 + a31 + a32 + a33;  
    }  
    public void Write(short row, short col, double doubleValue)  //  Write access to matrix  
    { /* code */}  
    public void Write(int row, int col, double doubleValue)      //  Write access overload  
    { /* code */}              
}