如何将C++非托管DLL转换成C#？

Question

我有一个在C++中的未托管dll，它能够正常工作，现在我想用C#重新实现它，但是我遇到了以下错误：

System.ArgumentException: Value does not fall within the expected range

at System.StubHelpers.ObjectMarshaler.ConvertToNative(Object objSrc, IntPtr pDstVariant)  
at Demo.on_session_available(Int32 session_id) in C:\\Users\\Peyma\\Source\\Repos\\FastViewerDataClient\\FastViewerDataClient\\Demo.cs:line 69

ExceptionMethod: 8
ConvertToNative
mscorlib, Version=4.0.0.0, Culture=neutral, PublicKeyToken=b77a5c561934e089
System.StubHelpers.ObjectMarshaler
Void ConvertToNative(System.Object, IntPtr)

HResult:-2147024809

Source: mscorlib

C++ 代码如下：

typedef void(*func_ptr)(
int sId,
unsigned char cId,
const unsigned char* buf,
int len,
void* context);

struct configuration
{
  func_ptr send;
};

struct send_operation
{
  int session_id;
  unsigned char channel_id;
  std::string data;
};

 auto op = new send_operation();
 op->sId = sessionId;
 op->cId = channelId;
 op->data = "Some Text";

 configuration.send(
    sessionId,
    channelId,
    reinterpret_cast<const unsigned char*>(op->data.c_str()),
    op->data.length(),
    op);

然后将其翻译为C#代码如下:

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct Configuration
{
    public Send send { get; set; }
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct send_operation
{
    public int session_id { get; set; }
    public sbyte channel_id { get; set; }
    public string data { get; set; }
};

[UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.Cdecl)]
public delegate void Send(int sessionId, sbyte channelId, sbyte[] buffer, int len, object context);


 var op = new send_operation
        {
            session_id = session_id,
            channel_id = 0,
            data = "This is a test message!!"
        };

        var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(op.data);

        config.send(sessionId, 0, Array.ConvertAll(bytes, Convert.ToSByte), op.data.Length, op);

更新：

public static void on_session_available(int session_id)
{
    WriteOnFile($"Open session id:{session_id}");

    try
    {
        var op = new send_operation
        {
            session_id = session_id,
            channel_id = 0,
            data = "This is a test message!!"
        };


        var bytes = Encoding.UTF8.GetBytes(op.data);

        config.send_data(session_id, op.channel_id, bytes, op.data.Length, op);
    }
    catch (Exception e)
    {
        WriteOnFile($"Error in sending data:{JsonConvert.SerializeObject(e)}");
        if (e.InnerException != null)
        {
            WriteOnFile($"Error in inner sending data:{e.InnerException.Message}");
        }
    }
}

- Peyman

---

那么对于const unsigned char*和unsigned char，最好的映射对象是什么？@harold - Peyman

在C#中，字节通常用byte（以及字节数组、字节跨度等）表示。 - harold

谢谢@HansPassant，我已经做了更改，但是加载dll的应用程序崩溃了。问题在于该应用程序是一种黑盒子，我无法访问其代码。只有使用C++代码才能正常工作。 - Peyman

感谢@shingo，我更新了问题。 - Peyman

感谢@Streamline，我同意结构是错误的，但我不知道正确的结构是什么。我想要摆脱C++并全部用C#编写。否则，C++可以正常工作，无需添加额外的代码。 - Peyman

Answer 1

一些变化：

C++中使用unsigned char*代替std::string，因为在C#中难以进行调用。

struct send_operation
{
    int session_id;
    unsigned char channel_id;
    unsigned char* data;
};

C#中，将object context转换为IntPtr context是因为send_operation是一个结构体，这样会传递盒装对象而不是结构体数据。

public delegate void Send(int sessionId, sbyte channelId,
    sbyte[] buffer, int len, IntPtr context);

如何通过：

IntPtr ptr = IntPtr.Zero;
try
{
    ptr = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(op));
    Marshal.StructureToPtr(op, ptr, false);
    config.send_data(session_id, op.channel_id, bytes, op.data.Length, ptr);
}
finally
{
    Marshal.FreeHGlobal(ptr);
}

- shingo

---

谢谢你的代码，我认为在方法调用中应该将字节更改为有符号字节，对吗？我已经这样做了，但当会话调用时，应用程序崩溃了。正如我已经解释过的那样，这是一个第三方应用程序，我不知道如何处理send_data，它只是作为黑盒子工作，在C++代码中运行良好，但在C#中出现问题。 - Peyman

如果您无法更改C++库代码，则需要在C#中实现std::string，但是您知道，不幸的是标准库的实现是各种各样的...Byte和sbyte在二进制中相同，因此由您选择。 - shingo

我不需要更改C++库，它可以正常工作。我只想将其翻译成C#。 - Peyman

正如我在之前的评论中所说，你还需要将std::string翻译成C#，但是1.这取决于你链接了哪个标准库，2.它是一个复杂的类。 - shingo

谢谢 @shingo，但我的问题是如何翻译 std::string？ - Peyman

Answer 2

在这种工作中，让我遇到困难的一件事是"打包"/字对齐。

确认send_operation的确切大小。

在C#中使用StructLayout属性指定结构体的等效打包方式，以便...

[StructLayout(LayoutKind.Sequential), Pack = 1] // for byte alignment
[StructLayout(LayoutKind.Sequential), Pack = 2] // for word (2 byte) alignment
[StructLayout(LayoutKind.Sequential), Pack = 4] // for native 32 bit (4 byte) alignment

或者必要时明确地

[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]

这需要在每个成员上使用FieldOffset属性

[FieldOffset(0)]  // for 1st member
[FieldOffset(4)]  // 4 bytes from beginning of struct

在C(++)和.Net之间进行集成时，明确您的结构类型方面总是一个好主意。

- AlanK