我想将 union 作为 C# 与字节数组一起使用

Question

我有关于串行通信中的消息解析的想法，有很多种具有不同形式的数据包。但它们都是通过字节数组发送的。

所以我想使用 union 来解析每条消息。但效果不佳。以下代码是我出错的示例代码

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size=12)]
public struct UnionPacket
{
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=12)]
    public byte[] data;

    [FieldOffset(0)]
    public float Time;
    [FieldOffset(4)]
    public Int16 CoordX;
    [FieldOffset(6)]
    public Int16 CoordY;
    [FieldOffset(8)]
    public byte Red;
    [FieldOffset(9)]
    public byte Green;
    [FieldOffset(10)]
    public byte Blue;
    [FieldOffset(11)]
    public byte Alpha;
}

如果这是可能的，它会很高兴，但事实并非如此。此代码发生 TypeLoadException “...因为它在偏移 0 处包含一个对象字段，该字段未正确对齐或与非对象字段重叠。”

所以我改变了一些这样的代码

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size= 12)]
public struct UnionPacket
{
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 12)]
    [FieldOffset(0)]
    public byte[] data;

    //[FieldOffset(0)]
    //public float Time;
    [FieldOffset(4)]
    public Int16 CoordX;
    [FieldOffset(6)]
    public Int16 CoordY;
    [FieldOffset(8)]
    public byte Red;
    [FieldOffset(9)]
    public byte Green;
    [FieldOffset(10)]
    public byte Blue;
    [FieldOffset(11)]
    public byte Alpha;
}

为了测试，我只是禁用了偏移量为 0 的时间字段，这没有发生异常。但是，如果我更改其他字段，它不会更改字节数组。我认为字节数组的实际内存位置分配在其他堆中，因此无法完成。

有没有办法在 C# 中解决这个问题？只有 C++ 或 C 可以解决这个问题吗？如果我将它与继承一起使用，这可能吗？

PS抱歉我的英语不好

Answer 1

我不是 100% 确定您要做什么，但是：

第一种方法，如果将数组与固定/不安全关键字一起使用，则可以将数组存储在结构内。我不知道这对你来说是否可行。所以有这样的代码应该可以工作：

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size = 12)]
public unsafe struct UnionPacket
{
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 12)]
    [FieldOffset(0)]
    public fixed byte data[12];

    [FieldOffset(0)]
    public float Time;
    [FieldOffset(4)]
    public Int16 CoordX;
    [FieldOffset(6)]
    public Int16 CoordY;
    [FieldOffset(8)]
    public byte Red;
    [FieldOffset(9)]
    public byte Green;
    [FieldOffset(10)]
    public byte Blue;
    [FieldOffset(11)]
    public byte Alpha;
}

当然，那么您必须在 VS 中启用不安全的代码块并使用它来包裹您的结构：

unsafe
{
    var u = new UnionPacket();
    for (byte i = 0; i < 12; i++)
    {
         u.data[i] = i;
    }
    Console.WriteLine(u.Time);
    Console.WriteLine(u.CoordX);
    Console.WriteLine(u.CoordY);        
    Console.WriteLine(u.Red);
    Console.WriteLine(u.Green);
    Console.WriteLine(u.Blue);
    Console.WriteLine(u.Alpha);
}

其他方法是 - 只是忘记结构中的这个数组，并使用Marshal.Copy以下方法处理解析：

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size = 12)]
public struct UnionPacket2
{
    [FieldOffset(0)]
    public float Time;
    [FieldOffset(4)]
    public Int16 CoordX;
    [FieldOffset(6)]
    public Int16 CoordY;
    [FieldOffset(8)]
    public byte Red;
    [FieldOffset(9)]
    public byte Green;
    [FieldOffset(10)]
    public byte Blue;
    [FieldOffset(11)]
    public byte Alpha;
}

static void Main(string[] args)
{
    var len = Marshal.SizeOf(typeof(UnionPacket2));
    var buffer = new byte[len];
    for (byte i = 0; i < len; i++)
    {
        buffer[i] = i;
    }

    var ptr = Marshal.AllocHGlobal(len);
    Marshal.Copy(buffer, 0, ptr, len);
    var u = (UnionPacket2)Marshal.PtrToStructure(ptr, typeof(UnionPacket2));
    Marshal.FreeHGlobal(ptr);
    Console.WriteLine(u.Time);
    Console.WriteLine(u.CoordX);
    Console.WriteLine(u.CoordY);
    Console.WriteLine(u.Red);
    Console.WriteLine(u.Green);
    Console.WriteLine(u.Blue);
    Console.WriteLine(u.Alpha);
}