将返回数组从 C++ 编组到 C#

Question

我的 C++ 应用程序中有一个数组，我想使用它的指针从它创建一个 C# 数组委托而不复制。 所以我可以让它从 C# 到 C++ 工作，C++ 访问在 C# 中定义的同一个数组，但不能让它反向工作。

C#代码：

   [DllImport("CppDll.dll",CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
   [return: MarshalAs(UnmanagedType.LPArray)]
   public static extern int[] GetCppArray();

C++ 代码：

    int test_data[5] = { 12,60,55,49,26 };

    extern "C" __declspec(dllexport) int* GetCppArray()
    {
        return test_data;
    }

在 C# 中使用：

int[] cpparray = NativeLib.GetCppArray();

我得到了这个错误：

System.Runtime.InteropServices.MarshalDirectiveException: '不能 marshal 'return value': 无效的托管/非托管类型组合。'

我知道我可以使用内存写入器通过数组指针地址直接写入 C++ 内存。 如果在参数中使用相同的 MarshalAs(UnmanagedType.LPArray) 并将 C# 数组传递给 c++，它可以工作，但为什么它在相反的操作中不起作用？

注意：我的数据量很大，我真的不能在这里使用任何副本。

Answer 1

你应该先完整阅读这篇文章：https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/framework/interop/default-marshaling-for-arrays#unmanaged-arrays

我还发现了这个相关的 QA：How to create and initialize SAFEARRAY of doubles in C++ to pass to C#

您的 GetCppArray 函数只返回一个指针 - 它不返回一个自描述的“安全”数组，而 .NET 中的数组包含长度和排名（维度）信息，因此您肯定需要修改 C++ 代码正确地做到这一点。

第一个选项是将数组作为COM风格的安全数组返回，这是通过the SAFEARRAY( typename ) macro完成的 - 它必须作为参数传递，而不是返回值。 p>

在 C++ 中使用 COM 安全数组有两种主要方法：使用 Win32 函数，如 SafeArrayCreate - 正确使用会很痛苦，或者使用 the ATL CComSafeArray。

（免责声明：我通过查看 API 参考编写了这段代码，我还没有测试过 - 我什至不知道它是否会编译）。

// C++ code for SafeArrayCreate:

#include <comdef.h>
int test_data[5] = { 12, 60, 55, 49, 26 };

extern "C" __declspec(dllexport) HRESULT GetCppArray( [out] SAFEARRAY( int )** arr )
{
    SAFEARRAYBOUND bounds;
    bounds.lLbound   = 0;
    bounds.cElements = sizeof(test_data);

    *arr = SafeArrayCreate(
        VT_I4,  // element type
        1,      // dimensions
        &bounds 
    );
    if( !arr ) {
        // SafeArrayCreate failed.
        return E_UNEXPECTED;
    }

    int* arrPtr;
    HRESULT hr = SafeArrayAccessData( *arr, &arrPtr );
    if( !SUCCEEDED( hr ) ) {
         hr = SafeArrayDestroy( arr );
         // After SafeArrayDestory, if `hr != S_OK` then something is really wrong.
         return E_UNEXPECTED;
    }

    for( size_t i = 0; i < sizeof(test_data); i++ ) {
        *arrPtr[i] = test_data[i];
    }

    hr = SafeArrayUnaccessData( *arrPtr );
    if( !SUCCEEDED( hr ) ) {
         hr = SafeArrayDestroy( arr );
         return E_UNEXPECTED;
    }

    return S_OK;
}

然后需要更新 C# 代码以声明它返回 SafeArray:

// HRESULT is best represented as a UInt32 instead of Int32.

[DllImport( "CppDll.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl )]
public static extern UInt32 GetCppArray(
    [MarshalAs( UnmanagedType.SafeArray, SafeArraySubType = VarEnum.VT_I4 )] out Int32[] arr
);

Answer 2

也许您可以使用Marshal.ReadInt32() 来处理您的数据？

[DllImport("CppDll.dll",CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
public static extern IntPtr GetCppArray();

var cpparray = NativeLib.GetCppArray();
var test_data_2 = Marshal.ReadInt32(cpparray, 2 * sizeof(int));
Console.WriteLine(test_data_2); // 55

---

看起来Span<T> 可能与您想要的非常接近；有一个非常合适的示例，尽管它仍然需要unsafe。

 Span<int> cpparray;
 unsafe
 {
     cpparray = new Span<int>((int*)NativeLib.GetCppArray(), 5);
 } 
 Console.WriteLine(cpparray[2]); // 55

Answer 3

我建议您使用C++/CLI，从而修改了我的原始答案。你说你使用.NET Framework，所以C++/CLI是一个不错的选择。通过使用它，您无需复制 C++ 指针。只需在 C++ 指针上创建一个 C++/CLI 包装类。 下面是一个例子。

C++ 代码

functions.h

#pragma once
#ifdef LIBRARY_EXPORTS
#define API __declspec(dllexport)
#else
#define API __declspec(dllimport)
#endif

#ifdef __cplusplus
extern "C"
{
#endif

    API int* GetCppArray();
    API int GetCppArraySize();
    API void DeleteCppArray(int* vec);

#ifdef __cplusplus
}
#endif

functions.cpp

#include "pch.h"
#include "functions.h"

const int vecSize = 10000;

int* GetCppArray()
{
    int* vec = new int[vecSize];
    for (int i = 0; i < vecSize; ++i)
    {
        vec[i] = i * 2;
    }

    return vec;
}

int GetCppArraySize()
{
    return vecSize;
}

void DeleteCppArray(int* vec)
{
    delete[] vec;
}

C++/CLI 代码

Wrapper.h

#pragma once

using namespace System;

namespace Wrapper 
{
    public ref class ArrayWrapper : public IDisposable
    {
    private:
        int* values;
        int size;
        bool isDisposed;

    public:
        ArrayWrapper();
        ~ArrayWrapper();
        !ArrayWrapper();

        property int Size
        {
            int get();
        }

        property int default[int]
        {
            int get(int index);
            void set(int index, int value);
        }
    };
}

Wrapper.cpp

#include "pch.h"
#include "Wrapper.h"

#include "../Library/functions.h"

namespace Wrapper
{
    ArrayWrapper::ArrayWrapper()
    {
        this->values = GetCppArray();
        this->size = GetCppArraySize();
        this->isDisposed = false;
    }

    ArrayWrapper::~ArrayWrapper()
    {
        if (this->isDisposed == true)
        {
            return;
        }

        this->!ArrayWrapper();
        this->isDisposed = true;
    }

    ArrayWrapper::!ArrayWrapper()
    {
        DeleteCppArray(this->values);
        this->values = nullptr;
        this->size = 0;
    }

    int ArrayWrapper::Size::get()
    {
        return this->size;
    }

    int ArrayWrapper::default::get(int index)
    {
        if (index < 0 || index >= this->size)
        {
            throw  gcnew Exception("Invalid index");
        }
        return this->values[index];
    }

    void ArrayWrapper::default::set(int index, int value)
    {
        if (index < 0 || index >= this->size)
        {
            throw  gcnew Exception("Invalid index");
        }

        this->values[index] = value;
    }
}

C# 代码

using System;
using Wrapper;

namespace TestApp
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ArrayWrapper vector = new ArrayWrapper();

            for (int i = 0; i < vector.Size; i++)
            {
                Console.Write($"{vector[i].ToString()} ");
            }
            Console.WriteLine();
            Console.WriteLine("Done");

            int index = vector.Size / 2;
            Console.WriteLine($"vector[{index.ToString()}]={vector[index].ToString()}");
            vector[index] *= 2;
            Console.WriteLine($"vector[{index.ToString()}]={vector[index].ToString()}");
        }
    }
}