数组MARSHALLING z
在托管代码和本地代码之间传递数组,是interop marshaling中间比较复杂的一个问题。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。
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