C# StructLayout/FieldOffset和数组索引

Question

我在使用FieldOffset与数组时遇到了一些问题。以下代码是一个示例，在这个示例中，它无法正确地工作：

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public struct IndexStruct {
    [FieldOffset(0)]
    public byte[] data;

    [FieldOffset(0)]
    public short[] idx16;

    [FieldOffset(0)]
    public int[] idx32;
}

如果我将名为“data”的数组设置为序列化的字节数组，然后尝试使用“idx16”字段检索shorts格式的数据，则索引仍然与byte[]对齐。这意味着idx161会获取数据中的第二个字节，而不是第二个16位字（即第2个和第3个字节）。如果我反过来，索引短整数而不是字节，则偏移对齐方式继承自源数据。我的问题是，有没有一种方法可以解决这个问题？我知道我可以通过乘以元素大小来补偿索引值，但是否还有其他方法？ 这里是我在StackOverflow上找到的一个答案，但尝试使用该代码时发现它无法正常工作。使用以下代码在VS中进行单元测试，但没有成功：

[TestMethod()]
public void SumTest() {
    float[] fArr = {2.0f, 0.5f, 0.0f, 1.0f};
    MemoryStream ms = new MemoryStream();
    for (int i = 0; i < fArr.Length; i++) {
        ms.Write(BitConverter.GetBytes(fArr[i]), 0, sizeof(float));
    }
    byte[] buff = ms.ToArray();
    double expected = 3.5f;
    double actual = Sum(buff);
    Assert.AreEqual(expected, actual);
}

提前致谢！

- Burre

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关于您的评论；当然，将索引除以大小可能比不安全的代码更可取 ;-p - Marc Gravell

Answer 1

问题在于（据我所见），您已经将数组的引用合并了，因此无论哪个数组最后被设置都会获胜。一旦有一个数组，它就使用索引器（而不是字节偏移量）-因此大小并不重要。

正确（或不正确）的方法可能是使用不安全的代码 - 获取数组的指针 - 类似于：

    IndexStruct s = new IndexStruct();
    s.data = new byte[] { 1, 0, 0, 0, 1, 1 };

    unsafe
    {
        fixed (short* data = s.idx16)
        {
            Console.WriteLine(data[0]); // should be 1 (little-endian)
            Console.WriteLine(data[1]); // should be 0
            Console.WriteLine(data[2]); // should be 257
        }
    }

当然，我不确定是否建议这样做 - 但似乎可以达到您想要的目标？

我也在想是否可以完全放弃struct并直接使用不安全的访问方式来访问byte[]：

    byte[] raw = new byte[] { 1, 0, 0, 0, 1, 1 };
    unsafe
    {
        fixed (byte* addr = raw)
        {
            short* s = (short*)addr;
            Console.WriteLine(s[0]); // should be 1
            Console.WriteLine(s[1]); // should be 0
            Console.WriteLine(s[2]); // should be 257
        }
    }

- Marc Gravell

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是的，那个方法可以行得通，我也考虑过使用它，但如果有一种避免进入不安全代码的方法，我更愿意选择它。但你的方法很好，如果其他方法都失败了，我会采用你的建议。 - Burre

重新解释转换托管引用比使用不安全的代码更加棘手。如果你在做低级别的东西，没有理由避免使用不安全的代码，但完全颠覆CLR类型系统是邪恶的。我认为你的重新解释转换会导致未定义的行为，并可能在将来的CLR版本中出现问题。 - CodesInChaos

@CodeInChaos 或者在 WinRT 中，确实如此。 - Marc Gravell

Answer 2

你的FieldOffset定义了结构体中每个数据元素的位置。

将它们全部设置为0，就是告诉编译器它们都在位置0。

我看到的第二件事是你正在创建一个字节、短整型和整型数组。

参见：MSDN StructLayoutAttribute

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public struct IndexStruct {
        [FieldOffset(0)]
        public byte[16] data;

        [FieldOffset(16)]
        public short idx16;

        [FieldOffset(18)]
        public int idx32;
}

- datacop

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将它们在位置0上叠加是有意为之的，以便让这三个字段指向同一内存区域。我原本期望使用idx16检索字节值时会将字节作为shorts对齐，但似乎并不起作用，我想知道为什么。 - Burre