C#引用c++DLL结构体数组注意事项（数据发送与接收时）

本文转载自：http://blog.csdn.net/lhs198541/article/details/7593045

最近做的项目，需要在C# 中调用C++ 写的DLL，因为C# 默认的编码方式是Unicode，而调用的DLL规定只处理UTF8编码格式的字符串,DLL中的输入参数类型char*被我Marshal成byte[]，输出参数类型char**被我Marshal成了string(C++和C#之间的类型转换请参阅相关资料),于是我就经历了无数次用于接收时的string-->string(UTF8-->Unicode)和用于发送时的string-->byte[](Unicode-->UTF8)这样频繁的编码转换，期间多次出现中文乱码，看来编码转换并非想象中那么简单，今天花时间google一番，原来以前的理解确实不够深，存在很多误区，现整理如下：
　　（一）、Encoding和CharSet
　　为什么先提这两个，实属问题之源。在C#中包装DLL的时候，DllImportAttribute当中的选项CharSet着实让我糊涂了很久，MSDN曰：规定封送字符串应使用何种字符集，其中枚举值有Ansi和Unicode，我真不知道到底改选哪一个。于是乎， google一番，Encoding这棵救命草被我找到，同时也释疑了不少疑惑。
　　首先，字符集不同于编码，以前总将它们混为一谈，CharSet是字符集，Encoding是编码。字符集是字符的集合，规定这个集合里有哪些字符，每个字符都有一个整数编号（只是编号不是编码）；而编码是用来规定字符编号如何与二进制交互，每个“字符”分别用一个字节还是多个字节存储。啊呜，原来这样，那我这里接触到的Ansi、Unicode、UTF8等等等等究竟是怎么回事呢，借此机会，一探究竟！^_^
　　（二）、Ansi、Unicode、UTF8、bala bala
　　 提到字符集，有ASCII、GB2312、GBK、GB18030、BIG5、JIS等等多种，与此相对应的编码方式为ASCII、GB2312、GBK、GB18030、BIG5、JIS（囧，难怪糊涂如我般的人如此多），但是Unicode字符集却有多种编码方式：UTF-8、 UTF-7、UTF-16、 UnicodeLittle、UnicodeBig。原来如此，字符集与编码原来是这个样子。ˇˍˇ|||
　　那Ansi又是什么呢？
　　Ansi：系统编码的发展经历了三个阶段，ASCIIàAnsi(不同国家语言本地化)àUnicode(标准化)，原来Ansi编码也好，Ansi字符集也好，都是指本地化的东西，在简体中文系统下，ANSI 编码代表 GB2312 编码，Windows下自带的记事本程序，默认的就是ANSI编码。呵呵，那偶就去试试吧，输入“anhui合肥”（不含引号），保存编码方式选“ANSI”，查看，哦，9个字节，明白了，原来Ansi编码保留了对ASCII编码的兼容，当遇到ASCII字符时，采用单字节存储，当遇到非ASCII编码时，采用双字节表示（GB2312编码）。
　　（三）、DllImportAttribute中的CharSet枚举值选择
　　对字符集和编码的概念清楚了以后，终于可以研究C#中调用非托管的DLL的方法咯。从托管应用程序去调用非托管代码，如果CharSet=Unicode，则DLL中的接口函数将出现的所有字符串（包括参数和返回值）视为Unicode字符集，Ansi一样的道理。真不错，了解到这里总算有点拨云见日的感觉了！O(∩_∩)O
　　好像目前需要了解的知识点都差不多了，终于可以开始来解决我的问题了， (*^__^*)。回顾整理一下，第一：我需要调用非托管代码，第二：非托管代码只处理UTF8编码格式的字符，第三，万恶的中文乱码，接口函数签名中，无论参数还是返回值，接收到或是发送出的字符串都含有中文。呵呵，看来上面的知识应该可以解决这个问题了：首先接收字符串，因为接收到的是UTF8编码格式，CharSet属性肯定要设置成Unicode了，接收后要正确显示中文，在当前系统中，需要将编码方式转换成GB2312，即Encoding.Default；另外关于发送字符数组，因为无论是C#中默认的Unicode编码方式，还是DLL处理时规定的UTF8编码方式，都是Unicode字符集的一种编码方式，所以CharSet也要设置成Unicode，只是要在发送前需要将字符数组转换一下编码方式。以下附带两个简单的函数实现。
// 转换接收到的字符串
public string UTF8ToUnicode(string recvStr)
{
byte[] tempStr = Encoding.UTF8.GetBytes(recvNotify);
byte[] tempDef = Encoding.Convert(Encoding.UTF8, Encoding.Default, tempStr);
    string msgBody = Encoding.Default.GetString(tempDef);
    return msgBody;
}
// 转换要发送的字符数组
public byte[] UnicodeToUTF8(string sendStr)
{
    string tempStr = Encoding.UTF8.GetString(sendStr);
    byte[] msgBody = Encoding.UTF8.GetBytes(tempUTF8);
    return msgBody;
}
         总结一下，本文因项目完成的需要，难免存在局限性，只讨论了两种情况：Unicode编码的字符串转UTF8格式的字符数组，以及UTF8格式的字符串转Unicode格式的字符串，上面两个方法均通过测试，至此总算解决了中文乱码的问题。平台调用的知识点很多，只有真正掌握必需的基础知识和平台调用的原理，才能做到活学活用，我要继续努力。

结构体：typedef struct tagDownDepInfo
{
char DPCODE1[6]; //一级部门
char DPCODE2[6]; //二级部门
char DPCODE3[8]; //三级部门
char DPCODE4[8]; //四级部门
char DPNAME1[60]; //
char DPNAME2[60]; //
char DPNAME3[60]; //
char DPNAME4[60]; //
}DOWNDEPINFO, FAR *PDOWNDEPINFO;
函数：int CapGetDepList(DOWNDEPINFO ** pINFO)
我在c#中的写法是：
结构体： [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
  internal struct tagDownDepInfo
  {
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 6)]
  public string DPCODE1; //一级部门
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 6)]
  public string DPCODE2; //二级部门
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 8)]
  public string DPCODE3; //三级部门
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 8)]
  public string DPCODE4; //四级部门
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 60)]
  public string DPNAME1; //
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 60)]
  public string DPNAME2; //
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 60)]
  public string DPNAME3; //
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 60)]
  public string DPNAME4; //
  }
函数： [DllImport("Change.dll", CharSet = CharSet.Ansi)]
  internal unsafe static extern int CapGetDepList(ref tagDownDepInfo[] downinfo);
调用： tagDownDepInfo[] downinfo = new tagDownDepInfo[100];//现已知道有100条数据
  int ret = Class1.CapGetDepList(ref downinfo);
结果：返回正确，但downinfo 却变成了1行，这是为什么呢？请大家指教谢谢！在线等！分数不多，请谅解！

DOWNDEPINFO *pInfo=new DOWNDEPINFO[cou];
memset(pInfo, 0, sizeof(DOWNDEPINFO)*cou);
int nFlag=ccFun.CapGetDepList(&pInfo); DOWNDEPINFO *pInfo=new DOWNDEPINFO[cou];
memset(pInfo, 0, sizeof(DOWNDEPINFO)*cou);
int nFlag=ccFun.CapGetDepList(&pInfo);

int CapGetDepList(DOWNDEPINFO ** pINFO)  
这个定义是说里面的DOWNDEPINFO是CapGetDepList分配的还是外面分配的？
如果内部分配 定义ok
不是 应改成int CapGetDepList(DOWNDEPINFO *pINFO)
看你程序的用法，ms是下面这种

不说这个 你要知道这点 C#的数组的内存是manage的，而c++不是，所以当用ref传出去时，不知道传出去实际数组指针的大小，所以，internal unsafe static extern int CapGetDepList(ref tagDownDepInfo[] downinfo); 这种写法有点问题的
一般，遇到ref数组之类的都得用IntPtr 如果数组是传入的，嗯，这有点麻烦，要首先申请一块对应的内存，调用Marshal.AllocHGlobal分配相应的内存，大小可以用Marshal.sizeof 自己调用Marshal.Copy 一个一个拷进去（我就是这么用的，没找到好的方法）用后释放内存
所以 我猜你的dll导入函数定义应为
[DllImport("Change.dll", CharSet = CharSet.Ansi)]  
  private static extern int CapGetDepList(IntPtr p);
用Marshal.PtrToStructure获得执行结果
还有传入指针，而没有大小，是一个不怎么好的函数定义方式

[DllImport("Change.dll", CharSet = CharSet.Ansi)]  
  private static extern int CapGetDepList(IntPtr p);  
可能的一些步骤为
 IntPtr[] ptArray = new IntPtr[1];
  ptArray[0] = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(tagDownDepInfo)) * 100);
  IntPtr pt = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(IntPtr)) * 1);
  Marshal.Copy(ptArray, 0, pt, 1);
然后
CapGetDepList(pt);
拿到数据
ps：你可以说下写这个接口的人，定义个数组尽然没有数组大小的参数，还有只需要1维的搞个2维的，
那2维变3维啊哈(can 参考监控软件MEMORY中相应方法,注意该例子为结构体数组指针)

取数据方法

for (int i = 0; i < size; i++)

{

tagDownDepInfo tagInfo = (tagDownDepInfo)Marshal.PtrToStructure((IntPtr)((UInt32)ptArray[0] + i * s), typeof(tagDownDepInfo));

}

Marshal.FreeHGlobal(ptArray[0]);

Marshal.FreeHGlobal(pt);

总结：：

typedef struct tagDownDepInfo
{
char DPCODE1[6]; //一级部门
char DPCODE2[6]; //二级部门
char DPCODE3[8]; //三级部门
char DPCODE4[8]; //四级部门
char DPNAME1[60]; //
char DPNAME2[60]; //
char DPNAME3[60]; //
char DPNAME4[60]; //
}DOWNDEPINFO, FAR *PDOWNDEPINFO;

int CapGetDepList(DOWNDEPINFO ** pINFO)

c++中使用方法：

DOWNDEPINFO *pInfo=new DOWNDEPINFO[cou];

memset(pInfo, 0, sizeof(DOWNDEPINFO)*cou);
int nFlag=ccFun.CapGetDepList(&pInfo);
c#中调用方法：

[DllImport("Change.dll", CharSet = CharSet.Ansi)]  
  private static extern int CapGetDepList(IntPtr p);  
可能的一些步骤为
 IntPtr[] ptArray = new IntPtr[1];
  ptArray[0] = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(tagDownDepInfo)) * 100);
  IntPtr pt = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(IntPtr)) * 1);
  Marshal.Copy(ptArray, 0, pt, 1);
然后
CapGetDepList(pt);
for (int i = 0; i < size; i++)

{

tagDownDepInfo tagInfo = (tagDownDepInfo)Marshal.PtrToStructure((IntPtr)((UInt32)ptArray[0] + i * s), typeof(tagDownDepInfo));

}

Marshal.FreeHGlobal(ptArray[0]);

Marshal.FreeHGlobal(pt);

C#调用c++dll文件是一件很麻烦的事情，首先面临的是数据类型转换的问题，相信经常做c#开发的都和我一样把学校的那点c++底子都忘光了吧(语言特性类)。

网上有一大堆得转换对应表，也有一大堆的转换实例，但是都没有强调一个更重要的问题，就是c#数据类型和c++数据类型占内存长度的对应关系。

如果dll文件中只包含一些基础类型，那这个问题可能可以被忽略，但是如果是组合类型（这个叫法也许不妥），如结构体、类类型等，在其中的成员变量的长度的申明正确与否将决定你对dll文件调用的成败。

如有以下代码，其实不是dll文件的源码，而是厂商给的c++例子代码

c++中的结构体申明

typedef struct

{

unsigned char Port;

unsigned long Id;

unsigned char Ctrl;

unsigned char pData[8];

}HSCAN_MSG;

c++中的函数申明（一个c++程序引用另一个c++的dll文件）

extern "C" int _stdcall HSCAN_SendCANMessage(unsigned char nDevice,unsigned char nPort,HSCAN_MSG *msg,int nLength);

c++中的调用:

....

HSCAN_MSG msg[100];

.....

HSCAN_SendCANMessage(m_nDevice,m_nPort,msg,nFrames);

由上述代码可见，msg是个结构体的数组。

下面是我的c#的代码

c#结构体申明：（申明成）

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]

public struct HSCAN_MSG

{

　　　　// UnmanagedType.ByValArray， [MarshalAs(UnmanagedType.U1)]这个非常重要，就是申明对应类型和长度的

[MarshalAs(UnmanagedType.U1)]

public byte Port;

[MarshalAs(UnmanagedType.U4)]

public uint nId;

[MarshalAs(UnmanagedType.U1)]

public byte nCtrl;

[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 8)]

public byte[] pData;

};

c#函数申明

[DllImport("HS2106API.dll")]

public static extern int HSCAN_SendCANMessage(

byte nDevice, byte nPort, HSCAN_MSG[] pMsg, int nLength);

C#函数调用

HSCAN_MSG[] msg = new HSCAN_MSG[1]; //发送缓冲区大小可根据需要设置；

for (int yy = 0; yy < msg.Length; yy++)

{

msg[yy] = new HSCAN_MSG();

}

　　　　//...结构体中的成员的实例化略

　　　　HSCAN_SendCANMessage(0x0, 0x0, msg, 1)

那些只能用指针不能用结构体和类的地方

c++中的结构体申明

typedef struct

{

unsigned char Port;

unsigned long Id;

unsigned char Ctrl;

unsigned char pData[8];

}HSCAN_MSG;

c++中的函数申明（一个c++程序引用另一个c++的dll文件）
extern "C" int _stdcall HSCAN_SendCANMessage(unsigned char nDevice,unsigned char nPort,HSCAN_MSG *msg,int nLength);

c#中的结构体申明：
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
  public struct HSCAN_MSG
  {
  [MarshalAs(UnmanagedType.U1)]
  public byte Port;
  /// <summary>
  /// 节点标识，nEFF=1 时（扩展帧），为29 位nEFF=0（标准帧）时，为11 位；
  /// </summary>
  [MarshalAs(UnmanagedType.U4)]
  public uint nId;
  [MarshalAs(UnmanagedType.U1)]
  public byte nCtrl;
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 8)]
  public byte[] pData;
  };  
 
c#函数的调用：包含使用指针IntPtr替代结构体数组和读取IntPtr的方法
HSCAN_MSG[] msg1 = new HSCAN_MSG[10];
  for (int i = 0; i < msg1.Length; i++)
  {
  msg1[i] = new HSCAN_MSG();
  msg1[i].pData = new byte[8];
  }

IntPtr[] ptArray = new IntPtr[1];
  ptArray[0] = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(HSCAN_MSG)) * 10);
  IntPtr pt = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(HSCAN_MSG)));
  Marshal.Copy(ptArray, 0, pt, 1);

int count = HSCAN_ReadCANMessage(0x0, 0,pt, 10);
    
  textBoxStatus.Text += "\r\n" + "读取0口：" + count.ToString() + "帧数据";
  for (int j = 0; j < 10; j++)
  {
  msg1[j] =
  (HSCAN_MSG)Marshal.PtrToStructure((IntPtr)((UInt32)pt+ j * Marshal.SizeOf(typeof(HSCAN_MSG)))
  , typeof(HSCAN_MSG));
  textBoxStatus.Text += "\r\n收到0口" + Convert.ToByte(msg1[j].pData[0]).ToString()
  + "|" + Convert.ToByte(msg1[j].pData[1]).ToString()
  + "|" + Convert.ToByte(msg1[j].pData[2]).ToString()
  + "|" + Convert.ToByte(msg1[j].pData[3]).ToString()
  + "|" + Convert.ToByte(msg1[j].pData[4]).ToString()
  + "|" + Convert.ToByte(msg1[j].pData[5]).ToString()
  + "|" + Convert.ToByte(msg1[j].pData[6]).ToString()
  + "|" + Convert.ToByte(msg1[j].pData[7]).ToString();
  }