C#中与C的fread文件I/O相当的函数

Question

有人能告诉我如何在C# .NET 2版本中以直接方式将字节数组转换为结构体吗？就像在C语言中熟悉的fread一样，到目前为止我读取字节流并自动填充结构体并没有取得太大成功。我看到一些实现中使用了指针操作，通过使用unsafe关键字来进行托管代码。

请查看这个示例：

public unsafe struct foobarStruct{

   /* fields here... */

   public foobarStruct(int nFakeArgs){
      /* Initialize the fields... */
   }

   public foobarStruct(byte[] data) : this(0) {
      unsafe {
         GCHandle hByteData = GCHandle.Alloc(data, GCHandleType.Pinned);
         IntPtr pByteData = hByteData.AddrOfPinnedObject();
         this = (foobarStruct)Marshal.PtrToStructure(pByteData, this.GetType());
         hByteData.Free();
      }
   }
}

我在foobarStruct中有两个构造函数的原因是：

• 不能有一个空的构造函数。
• 在实例化结构时，将一块内存（作为字节数组）传递给构造函数。

这种实现是否足够好，还是有更简洁的方法可以实现？ 编辑：我不想使用ISerializable接口或其实现。我正在尝试读取二进制图像以确定使用的字段，并使用PE结构确定其数据。

- t0mm13b

---

即使在 C 语言中，由于填充和对齐的考虑，直接使用 fread 函数读取到一个结构体中是一个非常糟糕的想法。 - Gregory Pakosz

你考虑过在这里使用序列化吗？ - Captain Comic

这个操作必须在不安全的块内执行，因为它是不安全的。一个结构体可能包含指向引用类型等成员。你要求将未知的磁盘字节扔进可能包含任何指针的结构中。让框架验证你试图做什么是太过分了，因此需要使用不安全块。你仍然可以这样做，但框架必须采取“自行解决”的方法。序列化可以处理底层问题，但并不适用于所有情况。我认为你不会比所示代码做得更好。 - Michael A. McCloskey

感谢大家的参与！祝大家节日快乐/圣诞快乐 :) - t0mm13b

Answer 1

使用P/Invoke marshaller并没有什么问题，它是安全的，不需要使用unsafe关键字。如果使用不当，只会产生错误的数据。相比显式编写反序列化代码, 使用它要容易得多，特别是在文件包含字符串时。不能使用BinaryReader.ReadString()，因为它假定该字符串是由BinaryWriter编写的。但是请确保使用struct声明数据的结构，否则this.GetType()将无法正常工作。

这里是一个通用类，可使其对任何结构声明起作用：

  class StructureReader<T> where T : struct {
    private byte[] mBuffer;
    public StructureReader() {
      mBuffer = new byte[Marshal.SizeOf(typeof(T))];
    }
    public T Read(System.IO.FileStream fs) {
      int bytes = fs.Read(mBuffer, 0, mBuffer.Length);
      if (bytes == 0) throw new InvalidOperationException("End-of-file reached");
      if (bytes != mBuffer.Length) throw new ArgumentException("File contains bad data");
      T retval;
      GCHandle hdl = GCHandle.Alloc(mBuffer, GCHandleType.Pinned);
      try {
        retval = (T)Marshal.PtrToStructure(hdl.AddrOfPinnedObject(), typeof(T));
      }
      finally {
        hdl.Free();
      }
      return retval;
    }

文件中数据结构的示例声明：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Ansi, Pack = 1)]
struct Sample {
  [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 42)]
  public string someString;
}

您需要调整结构声明和属性以与文件中的数据匹配。读取文件的示例代码：

  var data = new List<Sample>();
  var reader = new StructureReader<Sample>();
  using (var stream = new FileStream(@"c:\temp\test.bin", FileMode.Open, FileAccess.Read)) {
    while(stream.Position < stream.Length) {
      data.Add(reader.Read(stream));
    }
  }

- Hans Passant

Answer 2

你可能需要使用BinaryReader，它允许你以二进制形式读取原始类型。

从byte[]创建一个MemoryStream，然后使用其中的BinaryReader。你应该能够读取结构体并相应地填充对象。

- Jeff Foster

---

我知道这是一篇旧帖子，但对于那些在2019年或之后寻找答案的人来说，这正是我处理此事的方法。我创建了扩展方法，通过BinaryReader处理验证并使用原始byte[]数据填充我的对象。如果您正在使用.NET Core 2.1或更高版本，则还可以使用Span<T>而不是字节数组。 - Steven Hoff