託管和非託管轉換新方法：Marshaling Library(zz) 【轉】

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託管和非託管轉換新方法：Marshaling Library(zz)

託管和非託管轉換新方法：Marshaling Library(zz)

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1.VC++2008中新增加的庫：Marshaling Library

我們一起討論一下VC++2008中引入的新庫——Marshaling Library。在這個類庫之前我們使用的傳統方法是固定指標(pin_ptr)。要使用Marshaling Library必須包含標頭檔<msclr/marshal.h>，使用命名空間msclr::interop，並使用marshal_as這個模板方法來執行轉換，該模板方法需要兩個參數:一是目標類型作為模板參數，另一個就是這個方法的參數，就是要轉換的對象。

如果你要把一個const wchar_t* 類型轉換成String^，你可以這樣寫：

const wchar_t* source;

String^ dest = marshal_as<String^>(source);

一些轉換需要分配記憶體，而且必須隨後刪除。這樣的轉換需要一個叫做context的對象，這個對象在它不再需要的時候就刪除了。比如從一個託管的String^轉換到本地的char*就需要一個context，因為在轉換過程中產生了String的一個臨時的副本。代碼如下：

marshal_context context;

const wchar_t* = context.marshal_as<const wchar_t*>(str);

在這個marshaling庫中預定義好了很多轉換，大部分都是字串的類型轉換。你還可以根據自己的需要，自行擴充。如果有興趣的話，可以參考MSDN。

2.利用Marshaling Library進行互操作與以前的對比

通過一些具體的執行個體來看一看Marshaling Library給我們帶來的便捷：

      以前的情況：在此之前我們是通過包含<vcclr.h>標頭檔，引用System::Runtime::InteropServices命名空間中的Marshal類的一些方法來進行類型的轉換，這些方法一方面不容易記憶，另一方面轉換不直接也容易出錯。比如做字串在託管和非託管之間進行轉換：

l 把託管字串轉換成ANSI字串

String^ s = gcnew String("sample string");

   IntPtr ip = Marshal::StringToHGlobalAnsi(s);

   const char* str = static_cast<const char*>(ip.ToPointer());

l 把非託管ANSI字串轉換成託管字串

void ManagedStringFunc(s) {

String^ ms = Marshal::PtrToStringAnsi(static_cast<IntPtr>(s));

}

這裡的s是char*的類型，如果是const char* 的話，還需要先去掉字串變數的常量性

const char* tempString = const_cast<char*>(s);

因為static_const無法將const char*轉換成System::IntPtr。

l   轉換Unicode字串的方式與上面類似，在將const wchar_t*轉換成String^類型的時候也要先去掉其常量性。

      有了Marshal庫以後:現在用Marshal庫之後就可以marshal_as模板方法進行所有轉換！

      marshal_as模板方法就提供了直接將ANSI，Unicode字串包括進行託管和非託管轉換的方法，記得要包含標頭檔和引用命名空間。範例程式碼如下：

#include <msclr/marshal.h>

using namespace msclr::interop;

l 把ANSI字串char* ch轉換成託管字串

String^ s = marshal_as<String^>(ch);

l 把常量ANSI字串const char* ch轉換成託管字串

String^ s = marshal_as<String^>(ch);

注意：這裡就不再需要去除其常量性！

 

l 把託管字串轉換成非託管

    marshal_context context;

    return context.marshal_as<const char*>(str);

         注意：這時就需要一個context內容物件

l Unicode字串在託管和非託管類型之間的轉換和ANSI字串的轉換類似。

    可以看出來，marshal_as不僅更加方便，還提供了更多的支援類型比如BSTR 和System::String^，std::string和System::String^等等。這就大大提高了開發人員的效率，使得轉換信手拈來。

         如果想要擴充自訂類型，從本地到託管的話只需要實現下面一個模板方法即可：

namespace msclr {

   namespace interop {

      template<>

      inline TO marshal_as<TO, FROM> (const FROM& from) {

         // Insert conversion logic here, and return a TO parameter.

      }

   }

}

         如果需要從託管類型轉換到本地類型，也是需要實現一個模板類，有興趣的話可以參考msdn，便不在此贅述。

int intdat1[] = {1,2,3,4,5};
array<int>^ gcdat1 = gcnew array<int>(5);
Marshal::Copy((IntPtr)intdat1,gcdat1,0,5);

char* str = "abcdef";
array<Byte>^ byteArray =gcnew array<Byte>(6);
Marshal::Copy((IntPtr)str,byteArray,0,6);

         本文從數組的定義開始，介紹數組marshalling的三種方法，並對blittable類型等概念做進一步的討論。

當Managed 程式碼需要和本地代碼互操作時，我們就進入了interop的領域。interop的情境形形色色，不變的是我們需要把資料從一個世界marshal到另一個世界。

在討論數組marshalling之前，請各位和我一起思考一個問題，什麼是數組？之所以要討論這個問題，原因在於不同的術語在不同的語境中含有不同的意 思。在使用c語言的時候，我認為數組就是一個指標。但是熟悉c#的朋友可能不同意我的觀點，數組是System.Array或者Object[]。我認為，這兩種回答都是出自語言領域的正確觀點。那麼如果有一個項目含有兩個模組，一個用本地代碼撰寫，另一個用Managed 程式碼撰寫，兩者之間的介面要求傳遞一個數組，這個”數組”包含著怎樣的語義呢？

我覺得有兩點是很重要的：

1. 如何訪問數組元素。就好比c語言中的數組指標，c#中的數組引用，都是訪問數組必不可少的線索。
2. 數組的大小。數組的大小不僅僅是System.Array.Length。它還可以包括諸如數組的維數，每個維上的啟始邊界和結束邊界。

.NET在marshal數組的時候，很大程度上也是從以上兩點出發，架起託管世界和本地代碼之間的橋樑。根據操作的具體資料類型不同，數組marshal又可以分為以下兩個大類，三個小類，我們分別介紹：

1. 數組作為參數傳遞
a) c/c++類型的數組
c類型的數組，也就是由指標指明儲存空間首地址的數組，是一個自描述很低的資料結構。儘管有些編譯器支援在固定位移量上寫入數組的長度，但是因為各個編譯 器處理的具體方法不同，沒有一個標準讓CLR來參考。所以我們在marshal一個c類型的數組的時候，不得不用其他方法考慮傳遞數組的大小，有以下兩種：

1) 約定指標數組長度
這種方法需要調用者和被調用者之間有一個約定，給出一個數組長度的固定值。在託管端聲明一個interop方法的時候，只需要用SizeConst這個屬性，把這個約定告訴CLR。CLR在進行Marshal的時候，會根據這個值，在本地堆上分配相應的空間。

public static extern void Ex(
[In, Out][MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, SizeParamConst=3)]string[] a);

2）通過一個額外的參數指定數組長度
可能有的朋友覺得，約定一個靜態數組長度還不夠靈活，希望能夠動態傳遞數組的長度，從而使得數組marshalling不必受制於固定數組長度的限制。我們先來看普通的函數調用是如何解決這個問題的：caller和callee通過約定一個額外的參數，來傳遞數組的長度，這可以被視作是一個調用者和被調用者的約定。由於marshalling需要CLR的參與，那麼就需要把這個約定用CLR能夠理解的方式，進行擴充，形成一個三方約定。

CLR用屬 性SizeParamIndex來描述此類約定。

public static extern void Ex2(
[In, Out][MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, SizeParamIndex=1)]string[] a,
int len);

b) SafeArray
SafeArray是COM引入的資料類型，是一個自描述度很高的資料結構。他可以很清楚的告訴使用者，該數組的元素類型，數組包含了多少維，每一維的起始 位置和終止位置。所以marshal這類safearray的時候，只需要通過設定屬性，告訴CLR，當前array對應的本地代碼是safearray 即可。舉例如下：

public void DumpSafeArrayStringIn(                                                         [In][MarshalAs(UnmanagedType.SafeArray, SafeArraySubType=VarEnum.VT_BSTR)]Object[] array);

大家可以看到，SafeArraySubType可以用來指定數組元素的類型

2. 數組作為欄位傳遞
很久以來，對於interop，一直有這樣的評價，簡單資料結構的marshalling其實並不複雜，但是一旦進入了struct或者class這種你 中有我，我中有你的層疊資料結構之後，marshalling就成了bug的溫床。所以在這裡，我們也要提提數組作為struct/class的一個欄位 的方法。在這裡首先要給這個stuct/class加一個限制，是byval。由於這個限制，大家可以想象的出，CLR在marshal的時候，做的事情是類似於淺copy的記憶體複製，所以對數組marshal的時候，也就只支援固定長度的數組marshal。

public class StructIntArray
{
[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=4)]
public int[] array;
}

數組作為一種常用的資料結構，各種進階語言都提供了相應的支援，在這些進階語言之間互動操作的時候，數組也是傳送集合類型資料的重要結構，希望今天的內容能對大家有所協助。

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