如何有效率地將 C/C 位元組數組轉換為 C# 結構？

從位元組數組讀取C/C 資料結構到C#

問題

此任務涉及將包含來自C/C 結構體資料的位元組數組轉換為對應的C#結構體。 C/C 結構體如下圖所示：

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

而C#結構體，名為NewStuff，定義如下：

[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;
}

提出的解決方案

最初，考慮了一種比較繁瑣的方法，涉及固定記憶體並使用Marshal.PtrToStructure：

int BufferSize = Marshal.SizeOf(typeof(NewStuff));
byte[] buff = new byte[BufferSize];

Array.Copy(SomeByteArray, 0, buff, 0, BufferSize);

handle = GCHandle.Alloc(buff, GCHandleType.Pinned);

MyStuff = (NewStuff)Marshal.PtrToStructure(handle.AddrOfPinnedObject(), typeof(NewStuff));

handle.Free();

改進

經過進一步分析，確定原始方法中的緩衝區複製是不必要的。相反，直接的句柄固定就夠了：

GCHandle handle;
NewStuff MyStuff;

handle = GCHandle.Alloc(SomeByteArray, GCHandleType.Pinned);
try
{
    MyStuff = (NewStuff)Marshal.PtrToStructure(handle.AddrOfPinnedObject(), typeof(NewStuff));
}
finally
{
    handle.Free();
}

此外，可以使用泛型甚至更簡單的版本（需要不安全切換）：

• 泛型:

T ByteArrayToStructure<T>(byte[] bytes) where T : struct
{
    T stuff;
    GCHandle handle = GCHandle.Alloc(bytes, GCHandleType.Pinned);
    try
    {
        stuff = (T)Marshal.PtrToStructure(handle.AddrOfPinnedObject(), typeof(T));
    }
    finally
    {
        handle.Free();
    }
    return stuff;
}

• 更簡單（不安全）:

unsafe T ByteArrayToStructure<T>(byte[] bytes) where T : struct
{
    fixed (byte* ptr = &bytes[0])
    {
        return (T)Marshal.PtrToStructure((IntPtr)ptr, typeof(T));
    }
}

使用BinaryReader提高效能

雖然首選的解決方案涉及固定和Marshal.PtrToStructure，但在特定情況下，使用BinaryReader類別解析資料可能會提供效能優勢。但是，必須評估具體的實現以確定此類增益是否顯著。

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