托管和非托管转换新方法：Marshaling Library(zz) 【转】

托管和非托管转换新方法：Marshaling Library(zz)

托管和非托管转换新方法：Marshaling Library(zz)

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1.VC++2008中新增加的库：Marshaling Library

我们一起讨论一下VC++2008中引入的新库——Marshaling Library。在这个类库之前我们使用的传统方法是固定指针(pin_ptr)。要使用Marshaling Library必须包含头文件<msclr/marshal.h>，使用命名空间msclr::interop，并使用marshal_as这个模板方法来执行转换，该模板方法需要两个参数:一是目标类型作为模板参数，另一个就是这个方法的参数，就是要转换的对象。

如果你要把一个const wchar_t* 类型转换成String^，你可以这样写：

const wchar_t* source;

String^ dest = marshal_as<String^>(source);

一些转换需要分配内存，而且必须随后删除。这样的转换需要一个叫做context的对象，这个对象在它不再需要的时候就删除了。比如从一个托管的String^转换到本地的char*就需要一个context，因为在转换过程中生成了String的一个临时的副本。代码如下：

marshal_context context;

const wchar_t* = context.marshal_as<const wchar_t*>(str);

在这个marshaling库中预定义好了很多转换，大部分都是字符串的类型转换。你还可以根据自己的需要，自行扩展。如果有兴趣的话，可以参考MSDN。

2.利用Marshaling Library进行互操作与以前的对比

通过一些具体的实例来看一看Marshaling Library给我们带来的便捷：

以前的情况：在此之前我们是通过包含<vcclr.h>头文件，引用System::Runtime::InteropServices命名空间中的Marshal类的一些方法来进行类型的转换，这些方法一方面不容易记忆，另一方面转换不直接也容易出错。比如做字符串在托管和非托管之间进行转换：

l 把托管字符串转换成ANSI字符串

String^ s = gcnew String("sample string");

IntPtr ip = Marshal::StringToHGlobalAnsi(s);

const char* str = static_cast<const char*>(ip.ToPointer());

l 把非托管ANSI字符串转换成托管字符串

void ManagedStringFunc(s) {

String^ ms = Marshal::PtrToStringAnsi(static_cast<IntPtr>(s));

}

这里的s是char*的类型，如果是const char* 的话，还需要先去掉字符串变量的常量性

const char* tempString = const_cast<char*>(s);

因为static_const无法将const char*转换成System::IntPtr。

l   转换Unicode字符串的方式与上面类似，在将const wchar_t*转换成String^类型的时候也要先去掉其常量性。

有了Marshal库以后:现在用Marshal库之后就可以marshal_as模板方法进行所有转换！

marshal_as模板方法就提供了直接将ANSI，Unicode字符串包括进行托管和非托管转换的方法，记得要包含头文件和引用命名空间。示例代码如下：

#include <msclr/marshal.h>

using namespace msclr::interop;

l 把ANSI字符串char* ch转换成托管字符串

String^ s = marshal_as<String^>(ch);

l 把常量ANSI字符串const char* ch转换成托管字符串

String^ s = marshal_as<String^>(ch);

注意：这里就不再需要去除其常量性！

l 把托管字符串转换成非托管

marshal_context context;

return context.marshal_as<const char*>(str);

注意：这时就需要一个context上下文对象

l Unicode字符串在托管和非托管类型之间的转换和ANSI字符串的转换类似。

可以看出来，marshal_as不仅更加方便，还提供了更多的支持类型比如BSTR 和System::String^，std::string和System::String^等等。这就大大提高了开发人员的效率，使得转换信手拈来。

如果想要扩展自定义类型，从本地到托管的话只需要实现下面一个模板方法即可：

namespace msclr {

namespace interop {

template<>

inline TO marshal_as<TO, FROM> (const FROM& from) {

// Insert conversion logic here, and return a TO parameter.

}

}

}

如果需要从托管类型转换到本地类型，也是需要实现一个模板类，有兴趣的话可以参考msdn，便不在此赘述。

int intdat1[] = {1,2,3,4,5};
array<int>^ gcdat1 = gcnew array<int>(5);
Marshal::Copy((IntPtr)intdat1,gcdat1,0,5);

char* str = "abcdef";
array<Byte>^ byteArray =gcnew array<Byte>(6);
Marshal::Copy((IntPtr)str,byteArray,0,6);

本文从数组的定义开始，介绍数组marshalling的三种方法，并对blittable类型等概念做进一步的讨论。

当托管代码需要和本地代码互操作时，我们就进入了interop的领域。interop的场景形形色色，不变的是我们需要把数据从一个世界marshal到另一个世界。

在讨论数组marshalling之前，请各位和我一起思考一个问题，什么是数组？之所以要讨论这个问题，原因在于不同的术语在不同的语境
中含有不同的意
思。在使用c语言的时候，我认为数组就是一个指针。但是熟悉c#的朋友可能不同意我的观点，数组是System.Array或者Object[]。我认
为，这两种回答都是出自语言领域的正确观点。那么如果有一个项目含有两个模块，一个用本地代码撰写，另一个用托管代码撰写，两者之间的接口要求传递一个数
组，这个”数组”包含着怎样的语义呢？

我觉得有两点是很重要的：

1. 如何访问数组元素。就好比c语言中的数组指针，c#中的数组引用，都是访问数组必不可少的线索。
2. 数组的大小。数组的大小不仅仅是System.Array.Length。它还可以包括诸如数组的维数，每个维上的启始边界和结束边界。

.NET在marshal数组的时候，很大程度上也是从以上两点出发，架起托管世界和本地代码之间的桥梁。根据操作的具体数据类型不同，数组marshal又可以分为以下两个大类，三个小类，我们分别介绍：

1. 数组作为参数传递
a) c/c++类型的数组
c类型的数组，也就是由指针指明存储空间首地址的数组，是一个自描述很
低的数据结构。尽管有些编译器支持在固定偏移量上写入数组的长度，但是因为各个编译
器处理的具体方法不同，没有一个标准让CLR来参考。所以我们在marshal一个c类型的数组的时候，不得不用其他方法考虑传递数组的大小，有以下两
种：

1) 约定指针数组长度
这种方法需要调用者和被调用者之间有一个约定，给出一个数组长度的固定值。在托管端声明一个interop方法的时候，只需要用SizeConst这个属性，把这个约定告诉CLR。CLR在进行Marshal的时候，会根据这个值，在本地堆上分配相应的空间。

public static extern void Ex(
[In, Out][MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, SizeParamConst=3)]string[] a);

2）通过一个额外的参数指定数组长度
可能有的朋友觉得，约定一个静态的数组长度还不够灵活，希望能够动态的传递数组的长度，从而使
得数组marshalling不必受制于固定数组长度的限制。我们先来看普通的函数调用是如何解决这个问题的：caller和callee通过约定一个额
外的参数，来传递数组的长度，这可以被视作是一个调用者和被调用者的约定。由于marshalling需要CLR的参与，那么就需要把这个约定用CLR能
够理解的方式，进行扩充，形成一个三方约定。

CLR用属 性SizeParamIndex来描述此类约定。

public static extern void Ex2(
[In, Out][MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, SizeParamIndex=1)]string[] a,
int len);

b) SafeArray
SafeArray是COM引入的数据类型，是一个自描述度很高的数据结构。他可以很清楚的告诉用户，该
数组的元素类型，数组包含了多少维，每一维的起始
位置和终止位置。所以marshal这类safearray的时候，只需要通过设定属性，告诉CLR，当前array对应的本地代码是safearray
即可。举例如下：

public void DumpSafeArrayStringIn(                                                         [In][MarshalAs(UnmanagedType.SafeArray, SafeArraySubType=VarEnum.VT_BSTR)]Object[] array);

大家可以看到，SafeArraySubType可以用来指定数组元素的类型

2. 数组作为字段传递
很久以来，对于interop，一直有这样的评价，简单数据结构的marshalling其实并不复杂，但
是一旦进入了struct或者class这种你
中有我，我中有你的层叠数据结构之后，marshalling就成了bug的温床。所以在这里，我们也要提提数组作为struct/class的一个字段

的方法。在这里首先要给这个stuct/class加一个限制，是byval。由于这个限制，大家可以想象的出，CLR在marshal的时候，做的事情
是类似于浅copy的内存复制，所以对数组marshal的时候，也就只支持固定长度的数组marshal。

public class StructIntArray
{
[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=4)]
public int[] array;
}

数组作为一种常用的数据结构，各种高级语言都提供了相应的支持，在这些高级语言之间交互操作的时候，数组也是传送集合类型数据的重要结构，希望今天的内容能对大家有所帮助。