C#引入C/C++非托管dll

• 基础格式转换
• 数据类型转换
• 结构体转换
• 联合体转换
• 指针内存对齐

• 调用dll方法

基础格式转换

数据类型转换

最简单的，在C#和C/C++可以直接转换的数据格式，即数据名称上的变化。

结构体转换

C#转换的结构体需要用LayoutKind.Sequential这个属性修饰，因为在C/C++的结构体内存是顺序布局的，所以需要C#转换的结构体内存也按照顺序布局，这样传递指针时dll内部不会出错。
例如：
C的结构体声明为

struct demobuf

C#中的结构体声明为

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct DemoBuf

C#转换的结构体成员需要用public修饰符，如果不添加public修饰符，C#成员变量默认是保护的，在其它方法内定义这个结构体就不能随便访问修改其成员变量。并且在C的结构体中对其内部成员变量的访问权限只能是public，C++中允许public/protected/private。
C的结构体为

struct demobuf{
int a;
int b;
bool c;
}

C#的结构体为

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct DemoBuf{
public int a;
public int b;
public bool c;
}

当转换的结构体成员中包含数组时，需要获取转换数组的大小，用到MarshalAs属性。
C的结构体为

struct demobuf{
int a;
int b;
bool c;
int arr[9];
char ch[9];
}

C#的结构体为

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct DemoBuf{
public int a;
public int b;
public bool c;
[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray,SizeConst=9)]
public int[] arr;
[MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr,SizeConst=9)]
public char[] ch;
}

MarshalAs属性是用来通知.NET如何封送数据到dll中，当UnmanagedType值为ByValArray时，就是通知到封送的数据是数组，后面需要使用SizeConst的值告诉.NET数组的大小，其中整型数组使用ByValArray，字符使用ByValTStr。

联合体转换

C#中没有联合体的概念，联合体理解来说就是分享内存地址的“结构体”，所以在C#中可以通过手动控制结构体中每个元素的位置来实现类似的功能，需要使用到StructLayoutAttribute/LayoutKind/FieldOffsetAttribute属性。
StructLayoutAttribute允许显示指定每个字段的偏移量，这要求向构造器传递LayoutKind.Explict，并且值类型中的每个字段都应用FieldOffsetAttribute这个属性的实例，同时向该attribut中传入一个Int32类型的值，指定其对应的值类型距离实例起始位置的偏移量（以字节为单位）。
C的联合体为

typeof union
{
int nValue;
float fValue;
}DemoInfo;

C#的结构体为

[StructLayout(LayoutKind.Explicit,Pack=1)]
public struct DemoInfo
{
[FieldOffset(0)]
public int nValue;
[FieldOffset(0)]
public float fValue;
}

需要注意的是，在一个类型中，引用类型和值类型地址的重叠是不合法的。在一个类型中，虽然允许多个引用类型在同一个起始偏移位置相互重叠，但无法验证。但是多个值类型互相重叠是合法的。为了使这样的类型能够验证，所有重叠的字段都必须能够通过公共字段访问。
比如，C#转换的联合中是无法使用数组的，这时需要使用unsafe和fixed属性，让数组和普通值类型能够共存，这里讲一个最简单的方法：利用固定大小的缓冲区(fixed)实现数组和值的类型的共存。
C的联合体为

typeof union
{
int nValue;
float fValue;
char chValue[32];
}DemoInfo;

C#的结构体为

[StructLayout(LayoutKind.Explicit,Pack=1)]
public unsafe struct DemoInfo
{
[FieldOffset(0)]
public int nValue;
[FieldOffset(0)]
public float fValue;
[FieldOffset(0)]
public fixed byte chValue[32];
}

指针内存对齐

笔者经验学识有限，查阅资料只发现C#提供了结构体字节对齐的属性，并没有找到实现指针内存字节对齐的系统函数。
但是在项目中遇到转义C代码的算法函数的问题，其中有很多句柄需要按给定字节要求进行对齐，无奈只能根据C的扩展系统函数_aligned_malloc做了自我的实现
C#的方法

public unsafe IntPtr AlignedPointer(int size,int align)
{
void* raw_malloc_ptr;
void* aligned_ptr;
IntPtr ptr = Marshal.AllocHGlobal((int)(size + align));
raw_malloc_ptr = ptr.ToPointer();
aligned_ptr = (void*)(((UInt64)raw_malloc_ptr + align) & ~(align - 1));
((void**)aligned_ptr)[-1] = raw_malloc_ptr;
return (IntPtr)aligned_ptr;
}

dll方法转换

调用dll方法

要声明一个方法使其具有来自 dll 导出的实现：

• 使用 C# 关键字 static 和 extern 声明方法
• 将 DllImport 属性附加到该方法。DllImport 属性允许指定包含该方法的 dll 的名称。通常的做法是用与导出的方法相同的名称命名 C# 方法，但也可以对 C# 方法使用不同的名称

[DllImport("dll文件")]
static extern 返回变量类型 方法名(参数列表)

dll文件：包含定义外部方法的库文件。
返回变量类型：在dll文件中需调用方法的返回变量类型。
方法名：在dll文件中调用方法的名称。
参数列表：在dll文件中调用方法的列表。
dll文件必须位于程序当前目录或系统定义的查询路径中（即：系统环境变量中Path所设置的路径）。
返回变量类型、方法名称、参数列表一定要与dll文件中的定义一致。
如果需要重新定义调用的方法名，需要使用EntryPoint属性，将该属性设置为调用的方法名。

[DllImport("dll文件", EntryPoint="方法名")]
static extern 返回变量类型 自定义方法名(参数列表)

• 调用含指针的方法
  C#为了安全起见，隐形的避开了指针，采用了引用的方式来部分实现指针的功能，引用的好处就是可以和指针一样操作参数原地址内的数据，并且返回修改的数据，但是引用无法使用++或者–来移动指针。
  使用引用代替指针

C的方法

int fnAdd(int *p1,int* p2);

C#的方法

[DllImport("dll文件", CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
public static extern int fnAdd(ref int p1,ref int p2);

一般我不会这样使用，上面讲到了使用引用的一些弊端，还有一种方式是直接使用C#的指针变量，会涉及到指针与结构体之间的转换。
C的方法

int SetParamValue(void* handle,DemoBuf* paramValue);

C#的方法

//申请结构体内存大小的指针
IntPtr paramValue=Marshal.AllocHGlobal(Marshal.Sizeof<DemoBuf>());
[DllImport("dll文件",CallingConvention.Cdecl)]
public static extern int SetParamValue(IntPtr handle,IntPtr paramValue);

方法返回的指针paramValue，我们再转换成结构体

//将指针转换为结构体
DemoBuf params=(DemoBuf)Marshal.PtrToStructure(paramValue,typeof(DemoBuf));

当然，可以看到引用非常的简单易用，所以根据实际情形还是优先考虑使用引用，上面只是为了介绍另一个方法。

• 调用复杂指针的方法
  双指针的情形

C的方法

int CreateHandle(void** handle);

C#的方法

[DllImport("dll文件", CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
public static extern int CreateHandle(out IntPtr handle);

结构体数组的情形
C的方法

int GetMemSize(DemoInfo *ability,DemoBuf buf[2]);

C#的方法

[DllImport("dll文件", CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
public static extern int GetMemSize(DemoInfo ability,[Out]DemoBuf[] buf);

实际使用该C#方式时需要实例化ability和buf，buf的数组大小为2。

• 调用带回调函数的方法

C的方法

//回调函数定义
void ResultCallBack(unsigned int Type,void *Result,void *User);
//回调方法
int RegisterCallBack(void *handle,ResultCallBack callback,void *User);

C#的方法

[DllImport("dll文件", CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
public static extern int RegisterCallBack(IntPtr handle,ResultCallbackDelegate callback,IntPtr User);

public delegate void ResultCallbackDelegate(uint Type,IntPtr Result,IntPtr User);