使用 FieldOffset 意外行为的结构

Question

我正在尝试理解显式结构布局和结构覆盖，但我没有看到我期望的行为。给定以下代码：

class Program
{

    static void Main(string[] args)
    {
        byte[] bytes = new byte[17];
        bytes[0] = 0x01; // Age is 1    //IntField1
        bytes[1] = 0x00;                //IntField1
        bytes[2] = 0x00;                //IntField1
        bytes[3] = 0x00;                //IntField1
        bytes[4] = 0x02;                //IntField2
        bytes[5] = 0x00;                //IntField2
        bytes[6] = 0x00;                //IntField2
        bytes[7] = 0x00;                //IntField2

        bytes[8] = 0x41;                //CharArray A
        bytes[9] = 0x42;                //CharArray B
        bytes[10] = 0x43;               //CharArray C
        bytes[11] = 0x44;               //CharArray D

        bytes[12] = 0x45;               //CharArray E

        bytes[13] = 0x46;               //CharArray F
        bytes[14] = 0x00; // \0 decimal 0
        bytes[15] = 0x00; // \0 decimal 0
        bytes[16] = 0x01; // 1 decimal 1
        Console.WriteLine(Marshal.SizeOf(typeof(TestStruct)));

        TestStruct testStruct2 = (TestStruct) RawDeserialize(bytes, 0, typeof (TestStruct));

        Console.WriteLine(testStruct2);
        Console.ReadLine();
    }
    public static object RawDeserialize( byte[] rawData, int position, Type anyType )
    {
        int rawsize = Marshal.SizeOf( anyType );
        if( rawsize > rawData.Length )
            return null;

        IntPtr buffer = Marshal.AllocHGlobal( rawsize );
        Marshal.Copy( rawData, position, buffer, rawsize );
        object retobj = Marshal.PtrToStructure( buffer, anyType );
        Marshal.FreeHGlobal( buffer );
        return retobj;
    }
}

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Pack = 1)]
public struct TestStruct
{
    [FieldOffset(0)]
    public int IntField1;
    [FieldOffset(4)]
    public int IntField2;
    [FieldOffset(8)]
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 6)]
    public char[] CharArray;
    [FieldOffset(16)]
    public byte SomeByte;        

    [FieldOffset(8)]
    public TestStruct2 SubStruct;

    public override string ToString()
    {
        return string.Format("IntField1: {0}\nIntField2: {1}\nCharArray: {2}\nSomeByte: {3}\nSubStruct:\n{{{4}}}", 
            IntField1, IntField2,  new string(CharArray), SomeByte, SubStruct);
    }
}

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Pack = 1)]
public struct TestStruct2
{
    [FieldOffset(0)]
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 6)]
    public char[] CharArray1;
    [FieldOffset(0)]
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 4)]
    public char[] CharArray2;
    [FieldOffset(4)]
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 2)]
    public char[] CharArray3;

    public override string ToString()
    {
        return string.Format("CharArray1: {0}\nCharArray2: {1}\nCharArray3: {2}",
           new string(CharArray1), new string(CharArray2), new string(CharArray3));
    }
}

我希望这样的结果是这样的：

IntField1: 1
IntField2: 2
字符数组：ABCDEF
SomeByte：1
子结构：
{CharArray1：ABCDEF
CharArray2: ABCD
CharArray3: E }

但结果是：

IntField1: 1
IntField2: 2
字符数组：ABCD
SomeByte：1
子结构：
{CharArray1: ABCD
CharArray2: ABCD
CharArray3: EF}

为什么 TestStruct 中的 CharArray 的长度是 4？我预计它有 6 个字符 ABCDEF，但它只包含 ABCD。 TestStruct2.CharArray1 也一样。

Answer 1

通过将 TestStruct2 放在 CharArray 之后但在相同的偏移量处，现在指向 TestStruct2 的 CharArray2 的指针正在覆盖过去指向 TestStruct 自己的 chararray 的指针。

如果您注释掉或更改 TestStruct2 的 CharArray2 的长度，您将看到预期的结果。

同样观察当你把 struct2 放在首位时会发生什么，即：

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Pack = 1)]
    public struct TestStruct
    {
        [FieldOffset(8)]
        public TestStruct2 SubStruct;

        [FieldOffset(0)]
        public int IntField1;
        [FieldOffset(4)]
        public int IntField2;
        [FieldOffset(8)]
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 6)]
        public char[] CharArray;
        [FieldOffset(16)]
        public byte SomeByte;        


        public override string ToString()
        {
            return string.Format("IntField1: {0}\nIntField2: {1}\nCharArray: {2}\nSomeByte: {3}\nSubStruct:\n{{{4}}}", 
                IntField1, IntField2,  new string(CharArray), SomeByte, SubStruct);
        }
    }

现在效果反转了，TestStruct2 的 CharArray2 有六个字符长。

Answer 2

要记住的一点是，C# 中的 char 是 2 个字节的 unicode 字符。

虽然在保留子结构的同时我仍然无法获得预期的结果。重叠的 SizeConst 数组似乎把事情搞砸了。

Answer 3

char[] 是一个引用类型，它的大小是一个 IntPtr，可以是 4 或 8 字节 - 取决于平台（x86 或 x64），并且它的值不会存储在结构中。

MarshalAs 属性不会改变信息在结构中的存储方式，只会改变信息的转换方式（例如，与非托管代码之间的转换方式）。