c# - 将 C++ float 组成员直接编码到 c# 而无需复制

Question

我有一个矩阵类，其中包含一个固定大小的 float 组，我想在 C# 包装器类中直接公开它:

class Matrix
{
public:
    float data[16];
    ...
};

通常，在 C# 中包装此结构时，我会将包装类型定义为 POD 结构，该结构将利用 [StructLayout(LayoutKind.Sequential)] 并允许我直接将类编码到和来自 C++/C#。但是，c++ 类公开了其他类型(通过成员或函数)，这些类型无法以这种方式编码，因此我不得不使用 PIMPL 机制，其中我的 C# 类包含指向底层 C++ 结构的不透明指针 (IntPtr)。但是，我仍然想直接将c++ 结构的底层data 成员暴露给C# 对象。所谓直接，是指对 C# 中 data 元素的修改将直接反射(reflect)在底层 C++ 结构中(即 C# 成员不能是 C++ 成员的拷贝)。我的想法是像这样在 C# 中公开 data 成员:

public class Matrix
{
    protected HandleRef cptr; // opaque reference to equivalent C++ instance
    public float [] data
    {
        get
        {
            return Get_data(cptr);
        }
    }

    [DllImport(MY_CPP_DLL, EntryPoint = "CSharp_Get_data", CharSet = CHARSET)]
    [return: MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, SizeConst = 16, ArraySubType = UnmanagedType.R4)]
    private static extern float [] Get_Data(HandleRef in_object);
};

我的 C++ dll 包含函数 CSharp_Get_data，如下所示:

DLLEXPORT float * STDCALL CSharp_Get_data(Matrix *obj)
{
    return obj->data;
}

这在 C++ 和 C# 中都编译得很好，但是当我尝试在 C# 中做这样的事情时:

Matrix asdf = new Matrix();
asdf.data[0] = 2.0f;

我收到一个 System.Runtime.InteropServices.MarshalDirectiveException，它指出 附加信息:无法编码(marshal)“返回值”:无效的托管/非托管类型组合。

有没有一种方法我可以使用这种方法而不遇到这个错误？我知道这是一个非常奇怪的用例，但我觉得这种方法似乎没有违反 MS 在此处描述的任何编码标准:https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/framework/interop/default-marshaling-for-arrays .

感谢您的帮助。

Answer 1

你无法获得 float[]除非.NET 分配内存。 StructLayout(Sequential) 也是如此, 也是——固定大小的缓冲区，例如 float[16]与 float[] 不兼容.

但是，如果您更想要方便和高效，您可以做什么 float[] , 是使用新的零拷贝缓冲类型。你可以构造一个 System.Span<float>从指向第一个元素的指针加上元素的数量，然后下标该跨度将使您可以直接访问内存。需要进行一些重构，但由于 Span<T>一旦重写代码以使用 Span，就可以同样很好地访问 .NET 数组，它可以存在于两个世界中(C# 和 C++ 分配的数据)。