使用结构将 C++ 字符串转换为 C#

Question

有没有办法使用结构将字符串从 C++ 发送到 C#？ 我有一个包含图像数据（数据和大小）的结构，在这个结构中我也想从图像中获取条形码数据。 我试图通过 C# 中的 IntPtr 来做到这一点，但是通过 Stringbuilder 返回胡言乱语，但随后无法对结构进行编组。 有关所有相关代码，请参见下文

C# 结构

public struct ImageInfo
{
    public IntPtr data; // image data, works
    public int size;    // image data, works

    // string
    //public IntPtr barcodeType; // return gibberish
    //public IntPtr barcodeData; // return gibberish

    public StringBuilder barcodeType; //Cannot marshal field 'barcodeType' of type 'ImageProcessingOpenCv.ImageInfo'
    public StringBuilder barcodeData; //Cannot marshal field 'barcodeData' of type 'ImageProcessingOpenCv.ImageInfo'
}

C# 导入：

[DllImport("AlgorithmsCpp.dll", EntryPoint = "ScanBarcode", ExactSpelling = false, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl, CharSet = CharSet.Ansi)]
public static extern void ScanBarcode(byte[] data, int dataLen, ref ImageInfo imTemplate);

调用 C++ 以及我如何尝试从 IntPtr 获取字符串：

ImageInfo imInfo = new ImageInfo();
AlgorithmCpp.ScanBarcode(sourceImagePixels, sourceImagePixels.Length, ref imInfo); // wont work with StringBuilder.

string stringa = Marshal.PtrToStringAnsi(imInfo.barcodeType); // result: gibberish
stringa = Marshal.PtrToStringAuto(imInfo.barcodeType);        // result: gibberish
stringa = Marshal.PtrToStringBSTR(imInfo.barcodeType);        // result: gibberish
stringa = Marshal.PtrToStringUni(imInfo.barcodeType);         // result: gibberish
stringa = Marshal.PtrToStringUTF8(imInfo.barcodeType);        // result: gibberish

// example what is returned: "\0\0\0\0\0\0\0\0\f\0\0\0"

C++结构：

struct ImageInfo
{
    unsigned char* data;
    int size;

    // String
    //unsigned char* barcodeType; // for IntPtr, return gibberish
    //unsigned char* barcodeData; // for IntPtr, return gibberish

    char* barcodeType; // for StringBuilder
    char* barcodeData; // for StringBuilder
};

我如何尝试从 C++ 返回一个字符串

#define DllExport extern "C" __declspec(dllexport)

DllExport void ScanBarcode(unsigned char* data, int dataLen, ImageInfo& imInfo)
{
    // do stuff to get barcode

    // for IntPtr
    std::string type = symbol->get_type_name();
    std::string data = symbol->get_data();

    imInfo.barcodeType = (unsigned char*)type.c_str();
    imInfo.barcodeData = (unsigned char*)data.c_str();

    // For StringBuilder
    strcpy(imInfo.barcodeData, symbol->get_data().c_str());
    strcpy(imInfo.barcodeType, symbol->get_type_name().c_str());
}

我希望通过上面的代码，我可以让您了解我尝试过的内容以及我想要的内容。 如果您需要任何进一步的信息，请告诉我，我会尽力提供。

Answer 1

C++ 代码是错误的。

imInfo.barcodeType = (unsigned char*)type.c_str();
imInfo.barcodeData = (unsigned char*)data.c_str();

c_str()给你一个指向字符串开头的指针，是的。 你可以把它传递给一个函数，很好。 但是你不能退货！ 谁拥有记忆？ 它的寿命是多少？ 什么时候解除分配？ C++ 没有自动内存管理——你不能只返回对象和指针并期望它们神奇地工作。 你甚至不能依赖这种不良行为来产生错误，正如你刚刚看到的——你得到了垃圾； 有时你会得到正确的东西，有时会得到错误的东西，有时你会引入一个可怕的安全漏洞。

当ScanBarcode返回时， type和data被销毁。 c_str()返回的指针未指向您认为它指向的数据（无论c_str()的内部实现如何）。 您需要将该数据复制到共享内存中，并确保它被正确释放。 在非托管世界中，传递内存并不是一件容易的事情。 这是最初设计托管系统和 C# 等语言的重要原因之一。

设计互操作并非易事。 从实际设计良好的 C API 中获取示例。 一个重要的事情就是返回字符串的长度，例如（这是非常罕见的，你想通过刚才char* ，而未同时指定长度，它是彻底疯了，这样做，如果你没有自己的内存中指出， ）。 首先，决定应该由谁分配和释放内存（这通常应该是相同的）。

你已经可以看到这有点问题。 ImageInfo由调用者分配。 但是char*字段是由被调用者分配的！ 没有办法合理地将对象的生命周期限制在 C++ 或 C# 端（同样，这不是 C# 的问题——C++ 调用者会遇到同样的问题）。 过去处理这种情况的通常方法是使用预先分配的缓冲区 - 也就是说， imInfo.barcodeType不是指向字符串的指针，而是一个数组。 C# 结构将如下所示：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet=CharSet.Ansi)]
struct ImageInfo
{
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst=255 /* this must be synchronized with the C++ code! */)]
  public string barcodeType;
}

C++ 端会做这样的事情（不要在生产代码中使用它，它几乎肯定在某种程度上是错误的 - 我的 C++ 非常生疏；咨询 C++ 程序员）：

struct ImageInfo
{
  char barcodeType[255];
}

if (type.barcodeType.length() < 254) 
{
  strcpy(imInfo.barcodeType, type.c_str());
}

同样，这是非常幼稚的，可能是错误的。 这只是为了展示一种可以在调用者和被调用者之间传递数据的方法。 多保重。

Answer 2

StringBuilder不是字符串。

将您的结构更改为：

public struct ImageInfo
{
    public IntPtr data; // image data, works
    public int size;    // image data, works

    // string
    //public IntPtr barcodeType; // return gibberish
    //public IntPtr barcodeData; // return gibberish

    public string barcodeType;
    public string barcodeData;
}

应该可以工作，因为编译器现在有一个已知的值（某种）类型，它可以传递给您的 C++ 结构。 StringBuilder 将不起作用，因为这是一个无法转换为字符串的对象，而编译器必须知道调用 .ToString() 方法。