c# - 定义精确大小的内存结构

Question

我正在做一些内存共享，我将在内存共享区域中使用以下结构...

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MySharedMemory
{
    //Bools
    public bool Flag1;
    public bool Flag2;
    public bool Flag3;

    //DateTimes
    public DateTime LastWrite;
    public DateTime LastRead;

    //Longs
    public long SrcSize;

    //Strings that are a max of 250 characters
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 250)]
    public string SrcFile;
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 250)]
    public string DestFile;

    //Ints
    public int Count;

    //An array of strings that are a max of 100 characters
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 100, ArraySubType = UnmanagedType.Struct)]
    public FileInfo[] FilesToUpdate;
}

我知道上面的所有定义都是正确的，但 DataTime 除外。我只是添加了那些，但我不确定它们是否是固定大小，或者我需要定义一些特殊的东西，就像我为字符串所做的那样。我的问题是，除了数组和字符串之外，还有没有固定大小的任何类型(特别是我的 DateTime 定义是否正确)？

Answer 1

不幸的是 DateTime 是编码(marshal)处理的 weird type(或者，至少，它有一个非常意外的令人惊讶的行为。)

首先，因为它是一个 Auto 结构(这使得它不可 blittable，并且所有的 consequences 都只有一个 long 字段。

您可能会考虑将其包装到一个 blittable 结构中(这不是什么新鲜事，这是编码非 blittable 类型的常用方法):

public struct BlittableDateTime
{
    private BlittableDateTime(long ticks)
    {
        _ticks = ticks;
    }

    public static implicit operator BlittableDateTime(DateTime value)
    {
        return new BlittableDateTime(value.Ticks);
    }

    public static implicit operator DateTime(BlittableDateTime value)
    {
        return new DateTime(value._ticks);
    }

    private readonly long _ticks;
}

到目前为止还不错，您可能会想。然而，我们正在转换一个 DateTime(从 1/1/0001 开始的 100 ns 滴答数)到一个 8 字节整数值，在 unmanaged 世界中没有任何等效类型。在非托管世界中，您可能拥有:time_t、FILETIME、SYSTEMTIME、DATE 和(许多)除 none of them exactly matches granularity and range 之外的 .NET DateTime。更烦人它实际上不是原始 long long 值，因为某些位具有特殊含义，来自源代码:

Bits 63-64: A four-state value that describes the DateTimeKind value of the date time...

你需要一个转换，在这个例子中我使用 FILETIME :

public static implicit operator BlittableDateTime(DateTime value)
{
    return new BlittableDateTime(value.ToFileTime());
}

public static implicit operator DateTime(BlittableDateTime value)
{
    return DateTime.FromFileTime(value._ticks);
}

编辑:如何使用？我们定义了两个隐式运算符，然后到/从 DateTime 的转换是自动，您不需要在托管代码中直接管理 FILETIME 结构(还要注意构造函数是私有(private)的，所有转换都通过定义的运算符):

BlittableDateTime time1 = DateTime.UtcNow;
DateTime time2 = time1;

但是我们没有为这个类型定义任何比较运算符。如果您不经常这样做，您有两种选择，第一种是转换:

if ((DateTime)time1 == time2) {
    // Do something...
}

或者，您可以添加一个返回 Value 的 DateTime 属性(模仿 Nullable<T> 的用法):

public DateTime Value
{
    get { return (DateTime)this; }
}

这样使用:

if (time1.Value == time2) {
    // Do something...
}

---

关于转换的更多说明。请注意，并非所有转换都是可能的，并且 - 在这种情况下 - FILETIME 具有不同的范围。 FILETIME 从 1601 年 1 月 1 日开始，以 100 ns 的粒度跨越 +/- 30,000 年(或多或少)，因为它可能是负数。 DateTime 从 1/1/0001 开始，它有效地使用了 62 位信息(2⁶² 滴答)，但最大值是 9999 年 12 月 31 日。另一个问题:当从 FILETIME 转换回来时，current implementation 不支持负值，然后有效可用范围在 1601 年 1 月 1 日(最小正 FILETIME)和 9999 年 12 月 31 日(最大 DateTime 和 DATE 值)之间。

在处理日期时不要忘记它们(几乎)总是与日历相关联，并且某些日历可能有不同的限制:例如台湾日历从 1/1/0001 开始(即 1/1/1912在公历)和 Um Al Qura 日历结束在 12/29/1450(5/13/2029 在公历)。