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c# - 如何将结构数组从 C++ dll 返回到 C#

问题描述

我需要在 dll 中调用一个函数并返回一个结构数组。我事先不知道数组的大小。如何才能做到这一点？错误can not marshal 'returns value' invalid managed / unmanaged

C# 中的代码：

[DllImport("CppDll"]
public static extern ResultOfStrategy[] MyCppFunc(int countO, Data[] dataO, int countF, Data[] dataF);

在 C++ 中：

extern "C" _declspec(dllexport) ResultOfStrategy* WINAPI MyCppFunc(int countO, MYDATA * dataO, int countF, MYDATA * dataF)
{
    return Optimization(countO, dataO, countF, dataF);
}

返回结构数组：

struct ResultOfStrategy
{
bool isGood;
double allProfit;
double CAGR;
double DD;
int countDeals;
double allProfitF;
double CAGRF;
double DDF;
int countDealsF;
Param Fast;
Param Slow;
Param Stop;
Param Tp;
newStop stloss;
};

标签： c#c++marshalling

解决方案

我给你两个回应。第一个是一种非常基本的方法。第二个是相当先进的。

鉴于：

C端：

struct ResultOfStrategy
{
    //bool isGood;
    double allProfit;
    double CAGR;
    double DD;
    int countDeals;
    double allProfitF;
    double CAGRF;
    double DDF;
    int countDealsF;
    ResultOfStrategy *ptr;
};

C#端：

public struct ResultOfStrategy
{
    //[MarshalAs(UnmanagedType.I1)]
    //public bool isGood;
    public double allProfit;
    public double CAGR;
    public double DD;
    public int countDeals;
    public double allProfitF;
    public double CAGRF;
    public double DDF;
    public int countDealsF;
    public IntPtr ptr;
}

请注意，我已经删除了bool，因为它在案例 2 中存在一些问题（但它适用于案例 1）......现在......

情况 1 非常基本，它会导致 .NET 封送拆收器将 C 中内置的数组复制到 C# 数组中。

我写的案例 2 是相当先进的，它试图绕过这个 marshal-by-copy 并让 C 和 .NET 可以共享相同的内存。

为了检查差异，我编写了一个方法：

static void CheckIfMarshaled(ResultOfStrategy[] ros)
{
    GCHandle h = default(GCHandle);

    try
    {
        try
        {
        }
        finally
        {
            h = GCHandle.Alloc(ros, GCHandleType.Pinned);
        }

        Console.WriteLine("ros was {0}", ros[0].ptr == h.AddrOfPinnedObject() ? "marshaled in place" : "marshaled by copy");
    }
    finally
    {
        if (h.IsAllocated)
        {
            h.Free();
        }
    }
}

并且我在 中添加了一个ptr字段，该字段struct包含struct（C 端）的原始地址，以查看它是否已被复制或是否是原始struct.

情况1：

C端：

__declspec(dllexport) void MyCppFunc(ResultOfStrategy** ros, int* length)
{
    *ros = (ResultOfStrategy*)::CoTaskMemAlloc(sizeof(ResultOfStrategy) * 2);
    ::memset(*ros, 0, sizeof(ResultOfStrategy) * 2);
    (*ros)[0].ptr = *ros;
    (*ros)[0].allProfit = 100;
    (*ros)[1].ptr = *ros + 1;
    (*ros)[1].allProfit = 200;
    *length = 2;
}

和 C# 端：

public static extern void MyCppFunc(
    [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, ArraySubType = UnmanagedType.Struct, SizeParamIndex = 1)] out ResultOfStrategy[] ros, 
    out int length
);

接着：

ResultOfStrategy[] ros;
int length;
MyCppFunc(out ros, out length);

Console.Write("Case 1: ");
CheckIfMarshaled(ros);

ResultOfStrategy[] ros2;

.NET marshaler 知道（因为我们给了它信息）第二个参数是 的长度out ResultOfStrategy[] ros（见SizeParamIndex？），所以它可以创建一个 .NET 数组并从 C 分配的数组中复制数据。请注意，在 C 代码中，我使用::CoTaskMemAlloc来分配内存。.NET希望使用该分配器分配内存，因为它随后会释放它。如果你使用malloc/ new/？？？分配ResultOfStrategy[]内存，不好的事情就会发生。

案例二：

C面：

__declspec(dllexport) void MyCppFunc2(ResultOfStrategy* (*allocator)(size_t length))
{
    ResultOfStrategy *ros = allocator(2);
    ros[0].ptr = ros;
    ros[1].ptr = ros + 1;
    ros[0].allProfit = 100;
    ros[1].allProfit = 200;
}

C#端：

// Allocator of T[] that pins the memory (and handles unpinning)
public sealed class PinnedArray<T> : IDisposable where T : struct
{
    private GCHandle handle;

    public T[] Array { get; private set; }

    public IntPtr CreateArray(int length)
    {
        FreeHandle();

        Array = new T[length];

        // try... finally trick to be sure that the code isn't interrupted by asynchronous exceptions
        try
        {
        }
        finally
        {
            handle = GCHandle.Alloc(Array, GCHandleType.Pinned);
        }

        return handle.AddrOfPinnedObject();
    }

    // Some overloads to handle various possible length types
    // Note that normally size_t is IntPtr
    public IntPtr CreateArray(IntPtr length)
    {
        return CreateArray((int)length);
    }

    public IntPtr CreateArray(long length)
    {
        return CreateArray((int)length);
    }

    public void Dispose()
    {
        FreeHandle();
    }

    ~PinnedArray()
    {
        FreeHandle();
    }

    private void FreeHandle()
    {
        if (handle.IsAllocated)
        {
            handle.Free();
        }
    }
}

[UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.Cdecl)]
public delegate IntPtr AllocateResultOfStrategyArray(IntPtr length);

[DllImport("CplusPlusSide.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public static extern void MyCppFunc2(
    AllocateResultOfStrategyArray allocator
);

接着

ResultOfStrategy[] ros;

using (var pa = new PinnedArray<ResultOfStrategy>())
{
    MyCppFunc2(pa.CreateArray);
    ros = pa.Array;

    // Don't do anything inside of here! We have a
    // pinned object here, the .NET GC doesn't like
    // to have pinned objects around!

    Console.Write("Case 2: ");
    CheckIfMarshaled(ros);
}

// Do the work with ros here!

现在这个很有趣...... C 函数从 C# 端接收一个分配器（一个函数指针）。该分配器将分配length元素，然后必须记住已分配内存的地址。这里的技巧是，我们在 C# 端分配了ResultOfStrategy[]C 所需大小的 a，然后直接在 C 端使用。如果不是 blittable，这将严重ResultOfStrategy破坏（一个术语意味着您只能在内部使用某些类型ResultOfStrategy，主要是数字类型， no string​​， no char​​， no bool​​，请参见此处）。该代码非常先进，因为除此之外，它还必须使用GCHandle.NET 数组来固定，这样它就不会被移动。处理这个GCHandle非常复杂，所以我必须创建ResultOfStrategyContainer一个IDisposable. 在这个类中，我什至保存了对创建的数组（的ResultOfStrategy[] ResultOfStrategy）的引用。注意使用using. 这是使用类的正确方法。

bool和案例2

正如我所说，在bool使用案例 1 时，它们不适用于案例 2……但我们可以作弊：

C端：

struct ResultOfStrategy
{
    bool isGood;

C#端：

public struct ResultOfStrategy
{
    private byte isGoodInternal;
    public bool isGood
    {
        get => isGoodInternal != 0;
        set => isGoodInternal = value ? (byte)1 : (byte)0;
    }

这有效：

C端：

extern "C"
{
    struct ResultOfStrategy
    {
        bool isGood;
        double allProfit;
        double CAGR;
        double DD;
        int countDeals;
        double allProfitF;
        double CAGRF;
        double DDF;
        int countDealsF;
        ResultOfStrategy *ptr;
    };

    int num = 0;
    int size = 10;

    __declspec(dllexport) void MyCppFunc2(ResultOfStrategy* (*allocator)(size_t length))
    {
        ResultOfStrategy *ros = allocator(size);

        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            ros[i].isGood = i & 1;
            ros[i].allProfit = num++;
            ros[i].CAGR = num++;
            ros[i].DD = num++;
            ros[i].countDeals = num++;
            ros[i].allProfitF = num++;
            ros[i].CAGRF = num++;
            ros[i].DDF = num++;
            ros[i].countDealsF = num++;
            ros[i].ptr = ros + i;
        }

        size--;
    }
}

C#端：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct ResultOfStrategy
{
    private byte isGoodInternal;
    public bool isGood
    {
        get => isGoodInternal != 0;
        set => isGoodInternal = value ? (byte)1 : (byte)0;
    }
    public double allProfit;
    public double CAGR;
    public double DD;
    public int countDeals;
    public double allProfitF;
    public double CAGRF;
    public double DDF;
    public int countDealsF;
    public IntPtr ptr;
}

接着

ResultOfStrategy[] ros;

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    using (var pa = new PinnedArray<ResultOfStrategy>())
    {
        MyCppFunc2(pa.CreateArray);
        ros = pa.Array;

        // Don't do anything inside of here! We have a
        // pinned object here, the .NET GC doesn't like
        // to have pinned objects around!
    }

    for (int j = 0; j < ros.Length; j++)
    {
        Console.WriteLine($"row {j}: isGood: {ros[j].isGood}, allProfit: {ros[j].allProfit}, CAGR: {ros[j].CAGR}, DD: {ros[j].DD}, countDeals: {ros[j].countDeals}, allProfitF: {ros[j].allProfitF}, CAGRF: {ros[j].CAGRF}, DDF: {ros[j].DDF}, countDealsF: {ros[j].countDealsF}");
    }

    Console.WriteLine();
}

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