• 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 += " " + "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 += " 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();
      }

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