从 IntPtr（16 位）数组复制到托管 ushort答案

【问题标题】：Copy from IntPtr (16 bit) array to managed ushort从 IntPtr（16 位）数组复制到托管 ushort
【发布时间】：2015-02-18 23:21:34
【问题描述】：

我有一个名为 rawbits 的IntPtr，它指向一个 10MB 的数据数组，16 位值。我需要从中返回一个托管的ushort 数组。以下代码有效，但我想摆脱一个额外的BlockCopy。 Marshal.Copy 不支持 ushort。我能做些什么？（仅供参考：rawbits 由视频帧采集卡填充到非托管内存中）

    public const int width = 2056;
    public const int height = 2048;
    public const int depth = 2;
    public System.IntPtr rawbits;

public ushort[] bits()
{
    ushort[] output = new ushort[width * height];
    short[] temp = new short[width * height];
    Marshal.Copy(rawbits, temp, 0, width * height);
    System.Buffer.BlockCopy(temp, 0, output, 0, width * height * depth);
    return output;
}

以下问题中给出的建议没有帮助。（编译器错误）。

C# Marshal.Copy Intptr to 16 bit managed unsigned integer array

[顺便说一句，短数组中确实有无符号的 16 位数据。 Marshal.Copy() 不尊重这个标志，这就是我想要的。但我宁愿不只是假装short[] 是ushort[]]

【问题讨论】：

标签： c# .net

【解决方案1】：

选项 1 - 致电CopyMemory:

[DllImport("kernel32.dll", SetLastError = false)]
static extern void CopyMemory(IntPtr destination, IntPtr source, UIntPtr length);

public static void Copy<T>(IntPtr source, T[] destination, int startIndex, int length)
    where T : struct
{
    var gch = GCHandle.Alloc(destination, GCHandleType.Pinned);
    try
    {
        var targetPtr = Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(destination, startIndex);
        var bytesToCopy = Marshal.SizeOf(typeof(T)) * length;

        CopyMemory(targetPtr, source, (UIntPtr)bytesToCopy);
    }
    finally
    {
        gch.Free();
    }
}

不便携，但性能不错。

选项 2 - unsafe 和指针：

public static void Copy(IntPtr source, ushort[] destination, int startIndex, int length)
{
    unsafe
    {
        var sourcePtr = (ushort*)source;
        for(int i = startIndex; i < startIndex + length; ++i)
        {
            destination[i] = *sourcePtr++;
        }
    }
}

需要在项目构建属性中启用unsafe 选项。

选项 3 - 反射（只是为了好玩，不要在生产中使用）：

Marshal 类在内部对所有 Copy(IntPtr, <array>, int, int) 重载使用 CopyToManaged(IntPtr, object, int, int) 方法（至少在 .NET 4.5 中）。使用反射我们可以直接调用该方法：

private static readonly Action<IntPtr, object, int, int> _copyToManaged =
    GetCopyToManagedMethod();

private static Action<IntPtr, object, int, int> GetCopyToManagedMethod()
{
    var method = typeof(Marshal).GetMethod("CopyToManaged",
        System.Reflection.BindingFlags.Static | System.Reflection.BindingFlags.NonPublic);
    return (Action<IntPtr, object, int, int>)method.CreateDelegate(
        typeof(Action<IntPtr, object, int, int>), null);
}

public static void Copy<T>(IntPtr source, T[] destination, int startIndex, int length)
    where T : struct
{
    _copyToManaged(source, destination, startIndex, length);
}

由于Marshal 类内部结构可以更改，因此此方法不可靠且不应使用，尽管此实现可能最接近其他Marshal.Copy() 方法重载。

【讨论】：

将数组转换为指针时应该使用fixed
fixed 不能用于创建通用的Copy<T>() 方法，因为fixed(T* ptr = array) 不会编译。没有通用的约束允许这样做。同样fixed 需要unsafe 选项，而使用GCHandle 不需要。
很好的答案。任何直觉作为按性能排序的排名？ [并不是说我在正常模式下将这种转换为托管空间，而是为了调试，将 25 fps 的流量转移到主机而不是发送到 GPU 进行处理很有用）。
所有这些选项的性能应该相似。我的赌注 - CopyMemory() 是最快的，但你绝对应该测试一下。
CopyMemory 的length 参数应该是uint 类型，而不是UIntPtr！否则，在 64 位平台上签名将不正确

【解决方案2】：

似乎你要么自己做额外的转换（short[] 到 ushort[]，你基本上已经做的那个），或者通过 unsafe 关键字自己做 mem 复制。

还有第三种选择：创建自定义结构。

struct MyMagicalStruct
{
    // todo: set SizeConst correct
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=width*height)] 
    public ushort[] Test123;
}

您还必须使用Marshal.PtrToStructure<MyMagicalStruct>(yourPtr)..

【讨论】：

【解决方案3】：

在现代 .NET 中，您可能可以使用 span 而不是数组，然后事情就变得有趣了：

public unsafe Span<ushort> bits()
    => new Span<short>(rawbits.ToPointer(), width * height);

这是零拷贝，但不会传播unsafe - 消费者可以在托管/“安全”代码中访问跨度。它的工作原理很像一个数组，包括边界省略等 - 但可以与非托管内存通信。

如果调用者不需要（或不应该）更改值，您可以使用 ReadOnlySpan<T>。

注意：如果您使用unsafe 构造一个跨度并弄错了（例如长度），那么它仍然可以在调用者上爆炸，因此是“安全”而不是安全。

【讨论】：