如何在C#中高效率地從位元組數組解析C/C資料結構？

在 C# 位元組數組中高效處理 C/C 資料結構

C# 和 C/C 之間的互通通常需要資料結構轉換。 本文介紹了以位元組數組形式接收資料並將其轉換為可用的 C# 結構體的常見場景。

位元組數組資料結構的解析策略

C# 中成功從位元組陣列解析 C/C 結構的關鍵在於以下步驟：

1. 符合 C# 結構體定義： 建立一個鏡像 C/C 結構體佈局的 C# 結構體。 使用 [StructLayout] 和 [FieldOffset].

   等屬性精確定義資料型態、大小和欄位偏移量

2. 記憶體固定：使用GCHandle來固定位元組數組，防止垃圾收集在解析過程中重新定位它。

3. 直接記憶體轉換： 使用 Marshal.PtrToStructure 直接將固定記憶體位址轉換為您定義的 C# 結構體。 與其他方法相比，這提供了卓越的性能。

4. 記憶體釋放： 至關重要的是，使用 handle.Free() 釋放固定內存，以避免資料處理後發生記憶體洩漏。

說明性範例：C 到 C# 結構體轉換

讓我們考慮一個 C 結構體 (OldStuff) 及其等效的 C# 結構體 (NewStuff)：

C 結構：

typedef struct OldStuff {
    CHAR Name[8];
    UInt32 User;
    CHAR Location[8];
    UInt32 TimeStamp;
    UInt32 Sequence;
    CHAR Tracking[16];
    CHAR Filler[12];
} OldStuff;

C# 結構：

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size = 56, Pack = 1)]
public struct NewStuff
{
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 8)]
    [FieldOffset(0)]
    public string Name;

    [MarshalAs(UnmanagedType.U4)]
    [FieldOffset(8)]
    public uint User;

    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 8)]
    [FieldOffset(12)]
    public string Location;

    [MarshalAs(UnmanagedType.U4)]
    [FieldOffset(20)]
    public uint TimeStamp;

    [MarshalAs(UnmanagedType.U4)]
    [FieldOffset(24)]
    public uint Sequence;

    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 16)]
    [FieldOffset(28)]
    public string Tracking;

    // Filler is omitted in C# as it's not needed for data access.
}

以下 C# 方法示範了位元組數組解析：

public NewStuff ByteArrayToNewStuff(byte[] bytes)
{
    GCHandle handle = GCHandle.Alloc(bytes, GCHandleType.Pinned);
    try
    {
        return (NewStuff)Marshal.PtrToStructure(handle.AddrOfPinnedObject(), typeof(NewStuff));
    }
    finally
    {
        handle.Free();
    }
}

效能最佳化

雖然BinaryReader提供了一種替代方案，但Marshal.PtrToStructure通常透過直接轉換記憶體位址來提供卓越的效能，避免格式解釋開銷。 這種直接方法對於大型資料集特別有益。

透過採用這些技術，開發人員可以實現對 C# 位元組數組中嵌入的 C/C 資料結構的高效且高效能的解析。

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