如何高效地将 C/C 字节数组转换为 C# 结构？

从字节数组中读取C/C 数据结构到C#

问题

此任务涉及将包含来自C/C 结构体数据的字节数组转换为相应的C#结构体。C/C 结构体如下所示：

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

而C#结构体，名为NewStuff，定义如下：

[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;
}

提出的解决方案

最初，考虑了一种比较繁琐的方法，涉及固定内存并使用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();

改进

经过进一步分析，确定原始方法中的缓冲区复制是不必要的。相反，直接的句柄固定就足够了：

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简单的版本（需要不安全切换）：

• 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;
}

• 更简单（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提高性能

虽然首选的解决方案涉及固定和Marshal.PtrToStructure，但在特定情况下，使用BinaryReader类解析数据可能会提供性能优势。但是，必须评估具体的实现以确定此类增益是否显着。

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