为什么 C++ 从 C# 获取错误的参数值，因为 function 返回自定义结构

Question

假设我有以下 C# 控制台应用程序调用 C++ 库。

internal static class Program
{
    private struct NumberContainer
    {
        internal int Number1 { get; }
        internal uint Number2 { get; }

        internal NumberContainer(int number1, uint number2)
        {
            Number1 = number1;
            Number2 = number2;
        }

        public override string ToString()
            => $"{Number1}, {Number2}";
    }

    [DllImport("CPlusPlusTargetLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    private static extern int Add(int number1, uint number2);

    [DllImport("CPlusPlusTargetLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    private static extern NumberContainer Compose(int signedInput, uint unsignedInput);

    private static void Main(string[] args)
    {
        var unsignedInput = args.Any() && uint.TryParse(args.First(), out uint unsignedValue) ? unsignedValue : 0;
        var signedInput = args.Count() > 1 && int.TryParse(args.ElementAt(1), out int signedValue) ? signedValue : 0;

        Console.WriteLine("Adding {0} and {1}...", signedInput, unsignedInput);
        Console.WriteLine("Result = {0}", Add(signedInput, unsignedInput));

        Console.WriteLine("Composing {0} and {1}...", signedInput, unsignedInput);
        Console.WriteLine("Composed {0}", Compose(signedInput, unsignedInput));
    }
}

以及 CPlusPlusTargetLibrary.dll 中的以下CPlusPlusTargetLibrary.dll文件：

#pragma once

struct NumberContainer
{
    const signed long Number1;
    const unsigned long Number2;

    NumberContainer(const signed long number1, const unsigned long number2)
        : Number1(number1),
        Number2(number2)
    {
    }
};

extern "C" __declspec(dllexport) signed long __cdecl Add
(
    signed long number1,
    unsigned long number2
);

extern "C" __declspec(dllexport) NumberContainer __cdecl Compose
(
    signed long signedInput,
    unsigned long unsignedInput
);

以及该 header 的以下相应 CPP 文件：

#include "pch.h"
#include "TargetFunctions.h"

extern "C"
{    
    __declspec(dllexport) signed long __cdecl Add(signed long number1, unsigned long number2)
    {
        return number1 + number2;
    }

    __declspec(dllexport) NumberContainer __cdecl Compose(signed long number1, unsigned long number2)
    {
        return NumberContainer
        (
            number1,
            number2
        );
    }
}

给定5作为 C# 中的unsignedInput和-8作为signedInput ，为什么Add在其 C++ 实现中的return语句上的断点被命中时正确接收-8和5 ，但Compose接收5和710724189 ？

此外，作为一个方面，不可变结构NumberContainer无法初始化引发write access violation. 一旦Number1(number1)被命中就会出现异常——尽管这是在收到错误值之后，所以这可能与我试图解决的第一个问题无关。

如果我翻转调用顺序， Compose会收到5和1817521252 ，但由于上述异常，我无法继续查看Add收到的内容。

通过调试，我发现在任一实现的左大括号上放置断点都会显示不正确的参数值； 在此行之后，参数值对于Add都是正确的，但对于Compose ，如果它是第二个参数，则第一个参数始终正确，而第二个参数似乎是 memory 中的某个随机值。 I'm thinking something's offset the arguments so that the first one is being discarded somewhere between the C# and C++ but what is doing that, I am not sure (I've also tried using __stdcall with CallingConvention.StdCall and CallingConvention.Winapi both to相同的最终结果）。

Answer 1

在这篇文章的帮助下，我找到了答案： https://www.codeproject.com/Articles/66243/Marshaling-with-C-Chapter-3-Marshaling-Compound-Ty

我所要做的就是用这样的StructLayoutAttribute标记我的 C# NumberContainer结构，然后参数值开始正确输入！

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Size = 64)]
private struct NumberContainer
{
    internal int Number1 { get; }
    internal uint Number2 { get; }

    internal NumberContainer(int number1, uint number2)
    {
        Number1 = number1;
        Number2 = number2;
    }

    public override string ToString()
        => $"{Number1}, {Number2}";
}

我相信之前发生的事情是结构被 C++ 假定为 32 位，因此-8的第一个参数（一个 32 位有符号整数）构成了默认 64 位NumberContainer结构的第二半C++ 侧。 但是，话虽如此：如果我将Size更改为32或128并进行重建，它会奇怪地继续传递正确的参数值！ 但是，如果属性中省略了Size ，则参数值会像以前一样错误地输入。

我似乎已经解决了最初的问题，并且不可变结构成功实例化并从 C++ 代码返回，但上述关于Size参数的谜团仍未解开。 如果有人对此有答案，那么我会很乐意接受它而不是我自己的。