c# - 编码(marshal)联盟与数组

Question

我在 C#/.NET 中遇到了一个包含数组的奇怪场景编码联合。考虑以下程序:

namespace Marshal
{
    class Program
    {
        [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
        struct InnerType
        {
            byte Foo;
            //[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, ArraySubType = UnmanagedType.Struct, SizeConst = 1)]
            //byte[] Bar;
        }


        [StructLayout(LayoutKind.Explicit, Pack = 1)]
        struct UnionType
        {
            [FieldOffset(0)]
            InnerType UnionMember1;

            [FieldOffset(0)]
            [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, ArraySubType = UnmanagedType.Struct, SizeConst = 1)]
            byte[] UnionMember2;
        }

        static void Main(string[] args)
        {
            Console.WriteLine(@"SizeOf UnionType: {0}", System.Runtime.InteropServices.Marshal.SizeOf(typeof(UnionType)));
        }
    }
}

如果你运行这个程序，你会得到以下异常:

Could not load type 'UnionType' from assembly 'Marshal, Version=1.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=null' because it contains an object field at offset 0 that is incorrectly aligned or overlapped by a non-object field.

现在，如果您取消注释掉的两行，程序将运行良好。我想知道为什么会这样。 为什么向 InnerType 添加一个额外的数组可以解决问题？顺便说一句，制作阵列的大小并不重要。如果没有数组，UnionMember1 和 UnionMember2 的大小应该相互匹配。对于数组，它们的大小不匹配，但不会抛出异常。

更新将 InnerType 更改为以下内容也会导致异常(这次在 InnerType 上):

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Pack = 1)]
struct InnerType
{
    [FieldOffset(0)]
    byte Foo;

    [FieldOffset(1)]
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, ArraySubType = UnmanagedType.Struct, SizeConst = 1)]
    byte[] Bar;
}

在我看来，这应该等同于原始代码(使用 LayoutKind.Sequential)，其中 byte[] Bar 未注释。

我不认为这里的问题与单词边界有任何关系——我使用的是 Pack = 1。相反，我认为这是异常的第二部分，“...它在偏移量处包含一个对象字段0 即...被非对象字段重叠。” byte[] 是引用类型，而 byte 本身是值类型。我可以看到“byte Foo”最终会与“byte[] UnionMember2”重叠。但是，这仍然不能解释为什么在我的原始代码中取消注释“byte[] bar”会使异常消失。

Answer 1

我的假设是顺序布局被否决，如 SO 答案中所述:LayoutKind.Sequential not followed when substruct has LayoutKind.Explicit .

请注意，pack 设置为 1 不会消除填充，即 Bar FieldOffset 不为 1。它对齐到 4 个字节(在 x32 上)，并且根据 Marshal.OffsetOf()它应该像预期的那样在 4 点。

但是，.NET 运行时实际上可能会放置引用类型 Bar在字节 Foo 之前在托管内存中，在这种情况下它会在与 UnionMember2 的联合中正确重叠.

有趣的是 Foo int 和 float 发生同样的情况，但是对于 long 和 double 它再次给出异常。它似乎按大小对字段进行排序，但如果大小相等，则将引用类型放在第一位。

当我切换到 x64 时，它也适用于 long Foo , 这将支持这一理论。最后，我打开了一个内存窗口(Debug->Windows->Memory)并输入位置 &instance.UnionMember1.Foo。并向上滚动一点以显示 Foo 之前的字节.然后使用证明 Bar 的即时窗口在 Foo 和 Bar 中设置一个值在 0 和 Foo在 4。(将 var instance = new UnionType() 添加到 Main )

请记住，这可能不是您想要的，Byte[]只是被认为是引用类型。您可以将其替换为 object .您也许可以使用 fixed byte Bar[1]相反，取决于您的目标。