一个Marshal.Copy的问题

首先介绍下这个问题的背景，是来自很久前一个同事问我请教的问题，当时我也没搞清楚，还去88上问了下。现在我有些空余时间，在88上有看到了自己的提问，想想有必要研究清楚这个问题到底是怎么回事。

　　　　其次我要对中文MSDN的文档表达以下不满，正是由于MSDN的中文文档对这个函数的介绍的语义比较模糊，不精确，才导致我当时无法理解清楚这个函数的设计用意和用途是什么。

　　　　第三，我要顺便鄙视下.net的PInvoke和marshal机制，应该说用.net托管代码去调用非托管DLL，简直比单纯使用C/C++更痛苦。所以所有使用.net的同志，希望你有好运气，你一直不需要调用非托管代码！否则.net在内存上的模糊不清，和托管环境和native code之间的内存数据封送，一定会让你感到十分气恼，你需要控制那些你平时根本无法把握也不必了解的数据的内存布局，这根本就不是.net 想给予程序员的能力！

　　　　现在就来看下这是个什么问题：有下面这样一些代码，这些代码是什么意思？

IntPtr[] ptArray = new IntPtr[1];
ptArray[0] = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(TAX_ITEM)) * 6);
IntPtr pt = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(TAX_ITEM)));
Marshal.Copy(ptArray, 0, pt, 1);

　　　　很显然，TAX_ITEM是一个struct。这个问题的核心是最后一行代码该如何理解呢。我们为此再看下这个Copy函数的MSDN说明：

public static void Copy (
IntPtr[] source,
int startIndex,
IntPtr destination,
int length
)

　　　　“将数据从一维托管 IntPtr 数组复制到非托管内存指针。 ”，这是MSDN文档中的原话。正是这句话让当时的我产生了误解，因为它没有表达清楚一个重要的信息，就是这个函数的真正目的是什么，现在当然，我已经通过测试代码搞清楚了，现在就让我告诉你，这个函数版本（因为Copy有好多个重载版本，这里专指这一个）的目的是，把一个指针数组的内容，拷贝到另一个内存地址，显然，后者的含义也是指针数组。注意，一旦你理解了这是指针数组的拷贝，那么这个函数的目的就毫无歧义了，没拷贝一个IntPtr元素，即相当于拷贝了四个字节（对于win32来说）！！！每个元素都是一个指针变量（即内存地址）！

　　　　这里再说明一点，IntPtr这个变量，在C#里本质上就是Int整数类型，但是使用 IntPtr 来表示一个内存地址，通常就表示它是来自native code中的非托管内存地址，因为在 .net 里，（除了Marshal的成员函数能对它进行一些数据拷贝动作）你对它几乎做不了什么事！因此，第一个参数 IntPtr[] souce 可以这样理解，是一个非托管指针组成的数组，第三个参数 IntPtr destination 同样是一个非托管内存的地址，用于接收前者数组内的元素。

　　　　理解了上面这些，我们再看那段代码，它写的是有点问题的，就是它的问题加上MSDN的模糊表述让我产生的困惑。现在我们看上面的代码的问题在哪。

　　　　首先，第三行代码应该写成下面这样：因为它只拷贝一个元素，所以我们只需要能容纳一个指针的数组就够了！

IntPtr pt = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(InPtr))*1); 这里应该写成这样，这是指针数组的size

　　　　它的ptArray中的第一个元素指向了一个能容纳 6 个 TAX_ITEM 的内存，这个内存多大我们不去关心。然后第三行代码申请了 pt，大小是 TAX_ITEM，这里就是给我误解的地方，因为这里应该是指针的sizeof，决不是结构体本身。但是TAX_ITEM是一个明显大过指针（4 bytes）的结构体，所以身请的内存足够大，且有富裕，所以这段代码运行到第四行为止都是不会产生任何问题的。

　　　　现在就让我们看下测试代码：为此我需要新建两个项目，一个是C++ 的 DLL项目，我们写一个使用指针数组为参数的DLL导出函数：

--------------------------------------下面是C++ DLL 代码：

//我们先定义一个结构体：

typedef struct _test_struct
{
int index;
char text[48];
} TEST_STRUCT, *LPTESTSTRUCT;

//再来定义一个使用上面的结构体指针数组为参数的测试函数：

//注意，我们还需要一个参数是count，因为指针数组参数无法表示自己含有多少元素。

//对每个元素，我们把它指向的数据内容写到一个文本文件里。

void WINAPI TestFunc(LPTESTSTRUCT* ppDatas, int count)
{
int i;
char line[96];
FILE* stream = _tfopen(_T("C:\\TestMarshal.txt"), _T("w"));
for(i = 0; i<count; i++)
{
sprintf(line, "%d %s\n", ppDatas->index, ppDatas->text);
fputs(line, stream);
}
fclose(stream);
}

//最后用一个.def文件导出这个函数：

LIBRARY "MyTestDll"
EXPORTS
TestFunc @1

-----------------------------------------------------------------下面是C# Console程序的代码

//现在我们用托管代码去调用上面的DLL，先做一些必要的准备：

注意，这些必要的属性修饰，他们使这个结构体的内存布局和前面C++中的代码完全一致

尤其是如何定义C++结构体中的char[48]，取决于CharSet，SizeConst等。

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet=CharSet.Ansi)]
public struct TestStruct
{
public int index;
[MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst=48)]
public string text;
}

现在就是测试代码的主体：

[DllImport("<pre name="code" class="cpp">[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet=CharSet.Ansi)]
public struct TestStruct
{
public int index;
[MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst=48)]
public string text;
}

MyTestDll.dll")]

public extern static void TestFunc(IntPtr pDatas, int count);

static void Main(string[] args)

{

TestStruct data1 = new TestStruct();

data1.index = 101;

data1.text = "hello";

TestStruct data2 = new TestStruct();

data2.index = 102;

data2.text = "world";

IntPtr[] ptArray = new IntPtr[2];

ptArray[0] = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(TestStruct)));

ptArray[1] = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(TestStruct)));

Marshal.StructureToPtr(data1, ptArray[0], false);

Marshal.StructureToPtr(data2, ptArray[1], false);

IntPtr pt3 = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(IntPtr)) * 2);

Marshal.Copy(ptArray, 0, pt3, 2);

TestFunc(pt3, 2);

//释放

Marshal.FreeHGlobal(ptArray[0]);

Marshal.FreeHGlobal(ptArray[1]);

Marshal.FreeHGlobal(pt3); }

　　　　好了，现在我们解释下，我们在非托管堆上申请三块内存，然后把托管中创建的结构体，原样拷贝到ptArray[0], ptArray[1], 在这里使用的是 Marshal.StructureToPtr 。这相当于C++中的memcpy，由于 .net 知道托管对象的尺寸，所以我们不需要告诉它要复制多少字节。最后我们再把 ptArray 这个数组的元素拷贝到 pt3 指向的内存（该内存是一个能容纳两个指针（8 bytes）的缓冲区），然后把 pt3 传递给DLL函数即可。

　　　　最后，不要忘记释放非托管堆上申请的内存，这时你的职责和C++程序员一样，必须自己对内存管理负责。

　　　　打开文本文件，我们即可看到我们在.net里初始化的内容，被写到文本文件中了：

101 hello
102 world

　　　　最后，再次强调下，注意细节。比如 Marshal.StructureToPtr 还有那些在托管代码中定义的等效结构体上的修饰，有些是原则性的固定的，例如：LayoutKind.Sequential。有些是没有固定原则的，比如托管中声明的导入函数的形式，参数类型等等，它们往往可能有多种定义和声明的方法，最终能殊途同归，这需要一定的经验和对底层的了解。

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来源：https://www.cnblogs.com/MyVNotes/p/11684692.html

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