C# 如何使用标准C中定义的struct结构？

[ivandova]

用C#做客户端，服务器端是UNIX用ANSI C，两端通过socket通讯。

服务器端定义了一系列的struct结构（在一个.h文件中），将这些结构的内容按字节流发给客户端。由于客户端用C#，无法直接include服务器端定义的.h文件，而且托管代码的的内存结构和非托管的不同，所以不能直接使用收到的字节流。

解决的方法：
1。序列化。为每个struct都写一个相应的C#类，并实现序列化接口。
2。自定义Marshal。为每个struct都写一个相应的自定义Marshal类。

问题：
struct类型太多了！大约有上百个。以上两种方法都需要为每个struct写C#代码，不太现实。

有没有可能用C++/CLI开发socket通讯这一块，这样就能直接使用.h文件了。但是，其他部分还是用C#实现的话，又如何使用C++/CLI编写的模块呢？

或者有没有其他的解决方法？

多谢了！

[ivandova]

TO: yuetoby(TaRot)

我对COM不很了解，看过书，明白咋回事，不过没有实际用过。能不能讲得稍微具体一点呢？另外，上面也说过，即便用COM来实现通讯部分，当需要把数据“引出”到别的C#写的程序的时候，不也要做额外的Marshal工作吗？毕竟COM中使用的数据类型和C#中的还是没法一一对应的吧？

比如说，我有一个struct是关于日志的：
struct LogMsg
{
unsigned char LogType;
char Msg[1024];
}

在C#中可能描述成：
class LogMsg
{
public unsigned byte LogType;
public string Msg;
}

用COM如何做这两者之间的“中介”呢？

[lidong6]

CODESMITH有破解,
他的功能非常强.我的项目中就使用它.


他要求你自己写模块.他的功能强不强就看你的模块写的强不强了.他自己不会给你转换C++到C#

[ivandova]

我知道要自己编写模板，其实就相当于写一个小程序。其实我用任何语言来写这个转换程序都可以的，关键就在于CODESMITH能不能简化这个过程。比如说，如果它可以将C语言的struct定义分析出一堆的语法对象（token？我也不懂），然后我就可以在template中直接操作这些对象，而不用自己手工去写一大堆的字符串解析程序。直觉上感觉这个似乎行不通，CODESMITH不可能这么厉害吧……

难道只能一个一个struct手工写自定义marshaler？我的命怎么这么苦呢？……

[ivandova]

难道就没有人用C#写客户端与UNIX服务器通讯吗？

已经在这个问题上浪费不少时间了，真是想不到啊……是不是我脑子哪根筋坏了？

[ivandova]

死命UP

[速马]

我还是建议你用C++/CLI做个托管wrapper，这样C#可以直接调用
这需要你懂C++/CLI新的行为，但既然你的struct如此之多，这是方便的做法

第二个方案是，在C#为每个C的struct做一个对应的struct（class也行）
关于影射，如果你以前没做过的话，可能得先花点时间学一下
（实际上用熟了还是很方便的）

然后用这些方法进行对象和字节的转换：
unsafe class BinarySerializer
{
public static byte[] Struct2Bytes<T>(T obj)
{
int size = Marshal.SizeOf(obj);
byte[] bytes = new byte[size];
fixed (byte* pb = &bytes[0])
{
Marshal.StructureToPtr(obj, (IntPtr)pb, true);
}
return bytes;
}

public static byte[] Struct2Bytes<T>(T[] array)
{
int size = Marshal.SizeOf(typeof(T));
byte[] bytes = new byte[size * array.Length];
for (int i = 0; i < array.Length; i++)
{
Array.Copy(Struct2Bytes(array[i]), 0, bytes, i * size, size);
}
return bytes;
}

public static T Bytes2Struct<T>(byte[] bytes)
{
fixed (byte* pb = &bytes[0])
{
return (T)Marshal.PtrToStructure((IntPtr)pb, typeof(T));
}
}
}

[tiaoci]

把C的那些结构定义转到C++/CLI中编译

然后反编译成C# 就可以了吧

[速马]

至于用工具把C的struct转换为C#的做法，不知道你们试过没有
首先你得建立C代码的抽象语法树（AST） — 就这个你得花多少时间来弄？CodeSmith之类根本不够用
然后你要用代码分析C里面struct的内存分布情况 — 这又是很复杂的，C不像C#那么简单，一个byte可能只占一个byte的空间，也可能占四个byte空间

还有各种各样的宏定义 — 你打算自己去解析这些东西吗？

[速马]

>>> 把C的那些结构定义转到C++/CLI中编译
>>> 然后反编译成C# 就可以了吧

impossible

[ivandova]

我看了一下，大概了解一点它的基本原理。但是它支持这样的应用吗？就是输入一个C语言的头文件（或者粘贴一个struct定义代码），然后它就生成相应的C#类。也就是说，它必须知道如何解析C语言的struct定义。有可能吗？

[lidong6]

是你自己定义模板来实现转换.CODESMITH 可没这么智能.

[HopeInDark]

mark

[ivandova]

非常感谢Sunmast的建议！能不能将“用C++/CLI做个托管wrapper，这样C#可以直接调用”讲详细点？我之前是用VC+MFC的，对C++还是很熟的。C++/CLI没用过，看过一些入门文章，感觉也不是那么难，毕竟相当于C++的超集。只是对“C#直接调用C++/CLI”做的wrapper不知道具体如何弄。能不能给个小小的例子？

第二个方案中的“影射”是什么意思呢？有没有相关的资料？

对于上面的BinarySerializer类，我有一些疑问：
如果我的struct（或者class）定义中有引用别的struct或class，那Marshal.SizeOf()返回的大小恐怕不能真正反映该对象在内存中的大小吧？比如：

struct Inner
{
int a, b, c;
}

struct Outer
{
int a;
Inner innerObj;
}

这样如果取Outer类对象的大小，应该是返回8 Byte不是16 Byte吧？这样是不是意味着无法做Struct到byte的转换了？struct中包含数组也有同样的问题，因为C#中数组是作为对象（指针）来处理的。

初学者愚见，请多指教！再次感谢！

[速马]

关于Marshal.SizeOf：
这个方法只要不弹出异常，返回的数字就是可信任正确的，如果和用C/C++里面的sizeof大小不同，那往往是字段不匹配原因，还有内存布局不一致等等
只是这个方法在.NET 1.x有点bug：
http://blog.joycode.com/sunmast/archive/2005/12/13/dotnet20_pinvoke_enhance.aspx

但你这里的取Outer类对象的大小是可以的，因为两者都是struct，Outer里面的innerObj字段并不是指针/引用，所以会返回4 + 4 * 3 = 16

关于数组，你可以通过[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray,SizeConst=...)]来解决
定长的字符串则是UnmanagedType.ByValTStr,SizeConst=...
微软在这些方面都已经为你考虑了，只是你得多学一些p/invoke的基本概念

我说的影射，意思就是怎样用.NET类型去匹配native类型，比如uint和DWORD是可以匹配的

>>> 只是对“C#直接调用C++/CLI”做的wrapper不知道具体如何弄
这个实际上很简单，C++/CLI可以在托管的class里面直接调用非托管的东西，so..
C++/CLI的文档在SDK里面的已经很详细了

[速马]

我这里没有C++/CLI的例子，但是Managed C++的倒是有一个（VC7.1）：
http://www.sunmast.com/soft/IdeInfo.zip

[速马]

>>> struct中包含多维数组；如char TGA[12][20];
这个没有直接的支持，但这种数组可以转换为char TGA[12 * 20];的嘛，调用时用个Helper方法Fill之

>>> struct中有嵌套struct
我的上个reply已经说了

>>> 甚至嵌套struct数组，如Something some[100];
.NET 2.0可以marshal，但.NET 1.1不行

>>> 昨天偶然发现一个工具SWIG，似乎是专门做这个工作的
说实话我不太信任这个工具

[ivandova]

多谢sunmast！

关于Marshal.SizeOf，我实验了一下，的确是16字节。

关于影射，之前我已经接触过一些。通过直接映射（必要时使用MarshalAs属性）的确可以解决简单的struct，但是对于一些比较复杂的情况似乎需要做很多额外的工作，比如：
－ struct中包含多维数组；如char TGA[12][20];
－ struct中有嵌套struct，甚至嵌套struct数组，如Something some[100];

其实我最大的问题是在工作量和可维护性上面，因为struct有很多。如果只有一个两个，手工写几个wrapper完全可以解决问题。关键就在于，如果要手工写100个wrapper，那就很悲惨了。

不过，昨天偶然发现一个工具SWIG，似乎是专门做这个工作的，不知道你听说过没有（www.swig.org）。正在研究它。目前为止，感觉这个古旧的东东是最接近我需要的。它生成的代码也是使用P/Invoke来调用native DLL。

[ivandova]

你说的不错。不过SWIG正好是这样一个厉害的工具，根据它的文档，它的确是实现了部分的C编译器的功能。也就是说，它是用编译器的原理去“理解”C/C++源代码，而不是简单地字符串替换之类的。

今天的工作又有一些进展，基本上用SWIG这条路已经完全走通了。通过socket传来的字节流可以非常方便地用Marshal.Copy拷贝到非托管内存，然后用SWIG生成的C#封装类直接访问其中的每个成员变量。反过来也一样。

所以，如果以后谁碰到和我一样的问题，需要marshal一大堆struct的话，不妨试试SWIG ：）

[ivandova]

“说实话我不太信任这个工具” 《－－ 为什么？：）

我看了它生成的代码，我觉得挺巧妙的，虽然可能在一些方面效率上会有问题。

现在我用SWIG已经基本解决我提出的问题，虽然它对数组的支持也不是很好，但可以用C/C++来写一些helper函数来弥补。如此一来，转换实际上等于半自动了，不过工作量的确小了很多很多。而且即便以后struct发生变化，那些helper函数也基本不用重写。所以我觉得还是挺好使的：）但是既然你这样说，能不能说说你的理由，也许可以让我在使用时注意某些地方？谢谢！

[速马]

说不信任，实际上是缘于不了解。我还不知道它的工作原理是怎样的，因为如我前面的reply所说，要完全匹配数据类型，需要部分的实现C/C++的编译器，包括lexer和部分的parser，也就是说你得用程序去分析它的语义。
而据我所知，大部分类似的工具还是基于源代码替换的，包括正则表达式替换，这不是很可靠的做法，生成的代码往往都不能运行。

不过，事实胜于雄辩。你既然在实际使用后还觉得它能解决你的问题，那看来我还真的要好好了解一下这个工具了 :-)