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C#中struct的位元組對齊、轉換操作和複製為二進位制資料(byte[])

在做C#與其它程式通訊的系統時,往往會使用struc操作結構化的資料(如資料包等)。

本文簡要提出一些使用思路,歡迎各位大牛賜教。

一、STRUCT結構設計

當資料的結構確定時,總結為下面兩種情況:

1、資料長度確定(包括字串):

此時可以直接利用struct來構造資料包,比如:

複製程式碼
        [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
        struct THeader
        {
            public short size;
            public byte type;
            
public int seqno; } [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1, CharSet = CharSet.Ansi)] struct TGSUpdateLadder { public THeader h; public byte charlevel; public uint charexplow; public uint charexphigh; public
byte charclass; public ushort charstatus; [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 16)] public string charname; }
複製程式碼

StructLayout用來確定佈局方式,其中的Sequential表示在記憶體中按位元組對齊連續儲存,Pack指定位元組對齊方式(即幾字節對齊),CharSet用來指定ByValTStr等字串型別在複製到非託管記憶體(或從非託管記憶體中複製)時使用的字符集。

MarshalAs用來指明下一個欄位在複製到非託管區域(或從非託管記憶體中複製)時的轉換方式和長度。

除ByValTStr外,常用的還有:

        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 6, ArraySubType = UnmanagedType.SysInt)]
        public int[] reserved;

ByValArray可用來轉換一個長度確定的陣列,SizeConst指明陣列元素個數,ArraySubType指明陣列中每個元素的型別。

2、資料中字串長度不確定:

有時通訊中的字串沒有固定長度,在包中以\0結尾,這時如果非要使用struct表示,可以使用CustomMarshaler,但這將導致該struct在複製到非託管記憶體或從非託管記憶體複製時無法確定struct的長度(所有CustomMarshaler的長度都不可計算,不知道這一設計的原因是什麼,但可以手動計算),在此省略。

臨時解決辦法是僅在struct中定義定長的欄位,在解析資料包時動態擷取字串。

複製程式碼
        public byte[] StructToBytes(object obj)
        {
            int rawsize = Marshal.SizeOf(obj);
            IntPtr buffer = Marshal.AllocHGlobal(rawsize);
            Marshal.StructureToPtr(obj, buffer, false);
            byte[] rawdatas = new byte[rawsize];
            Marshal.Copy(buffer, rawdatas, 0, rawsize);
            Marshal.FreeHGlobal(buffer);
            return rawdatas;
        }

        public object BytesToStruct(byte[] buf, int len, Type type)
        {
            object rtn;
            IntPtr buffer = Marshal.AllocHGlobal(len);
            Marshal.Copy(buf, 0, buffer, len);
            rtn = Marshal.PtrToStructure(buffer, type);
            Marshal.FreeHGlobal(buffer);
            return rtn;
        }

        public void BytesToStruct(byte[] buf, int len, object rtn)
        {
            IntPtr buffer = Marshal.AllocHGlobal(len);
            Marshal.Copy(buf, 0, buffer, len);
            Marshal.PtrToStructure(buffer, rtn);
            Marshal.FreeHGlobal(buffer);
        }

        public void BytesToStruct(byte[] buf, object rtn)
        {
            BytesToStruct(buf, buf.Length, rtn);
        }

        public object BytesToStruct(byte[] buf, Type type)
        {
            return BytesToStruct(buf, buf.Length, type);
        }
複製程式碼

上面的程式碼可以將struct根據記憶體佈局方式轉換為byte[],或從byte[]轉換為特定型別的struct。

呼叫方式如:

        byte[] SendBuf = StructToBytes(rpacket);
        TGSGetDataRequest packet = new TGSGetDataRequest();
        packet = (TGSGetDataRequest)BytesToStruct((byte[])buf, Marshal.SizeOf(packet), packet.GetType());