Question

我陷入了一项看似微不足道的任务，需要你的帮助。

我需要编写一个带有以下签名的方法：

System.Array ToIntPtrArray(System.Array a)

其中实际参数可以是任何pointer type的数组（例如int*[]，long**[]，void*[,]）并返回具有类型元素的相同形状的数组System.IntPtr具有与输入数组元素相同的数值。问题是，如果我事先不知道它们的类型，我不明白如何提取指针的数值。

例如，如果我事先知道我的参数总是void*[]类型，我可以按如下方式编写方法：

unsafe IntPtr[] ToIntPtrArray(void*[] a)
{
    var result = new IntPtr[a.Length];
    for (int i = 0; i < a.Length; i++)
        result[i] = (IntPtr) a[i];

    return result;
}

但问题是它可能不是void*[]，而是void**[]或其他任何东西，并且该方法应该能够处理所有情况。

Answer 1

简短的回答是，这不能直接完成。原因是如果您传递转换函数，任何传统的具有索引功能的容器（System.Array，Collections.IList，ArrayList等）执行索引操作都会尝试转换结果到System.Object。 C＃中的指针不是来自Object，因此会导致SystemNotSupported或类似的异常。

有两种合理的解决方法：

在调用之前将指针数组转换为void指针数组方法
之前将指针数组转换为void指针指针调用方法。

第一个是相当麻烦的，因为它需要用for循环复制数组的整个内容。第二个选项需要传入数组的长度，因为它不再包含托管的System.Array对象。

示例代码

方法：

    unsafe Array ToIntPtrArray(void** a, int count)
    {
        IntPtr[] intPtrArray = new IntPtr[count];

        for (int n = 0; n < count; n++)
            intPtrArray[n] = new IntPtr(a[n]);

        return intPtrArray;
    }

示例用法（整数指针数组）：

int*[] intPtrArray;

// Code that initializes the values of intPtrArray

fixed(int** ptr = &intPtrArray[0])
{
   Array result = ToIntPtrArray((void**)ptr, intPtrArray.Length);
}

示例用法（void指针指针数组）：

void**[] voidPtrPtrArray;

// Code that initializes the values of voidPtrPtrArray

fixed(void*** ptr = &voidPtrPtrArray[0])
{
    Array result = ToIntPtrArray((void**)ptr, voidPtrPtrArray.Length);
}

示例用法（多维int指针数组）：

int*[,] int2dArray;

// Code that initializes the values of int2dArray

fixed(int** ptr = &int2dArray[0,0])
{
    Array result = ToIntPtrArray((void**)ptr, TotalSize(int2dArray));
    Array reshaped = ReshapeArray(result,int2dArray);
}

其中TotalSize和ReshapeArray是为处理多维数组而编写的辅助函数。有关如何完成此操作的提示，请参阅：Programatically Declare Array of Arbitrary Rank。

Answer 2

这是一个相当困难的问题。创建一个正确形状的数组也不错。

unsafe System.Array ToIntPtrArray(System.Array a)
{
    int[] lengths = new int[a.Rank];
    int[] lowerBounds = new int[a.Rank];
    for (int i = 0; i < a.Rank; ++i)
    {
        lengths[i] = a.GetLength(i);
        lowerBounds[i] = a.GetLowerBound(i);
    }
    Array newArray = Array.CreateInstance(typeof (IntPtr), lengths, lowerBounds);

    // The hard part is iterating over the array.
    // Multiplying the lengths will give you the total number of items.
    // Then we go from 0 to n-1, and create the indexes
    // This loop could be combined with the loop above.
    int numItems = 1;
    for (int i = 0; i < a.Rank; ++i)
    {
        numItems *= lengths[i];
    }

    int[] indexes = new int[a.Rank];
    for (int i = 0; i < numItems; ++i)
    {
        int work = i;
        int inc = 1;
        for (int r = a.Rank-1; r >= 0; --r)
        {
            int ix = work%lengths[r];
            indexes[r] = lowerBounds[r] + ix;
            work -= (ix*inc);
            inc *= lengths[r];
        }

        object obj = a.GetValue(indexes);
        // somehow create an IntPtr from a boxed pointer
        var myPtr = new IntPtr((long) obj);
        newArray.SetValue(myPtr, indexes);
    }
    return newArray;
}

这会创建一个正确的类型和形状（尺寸和长度）的数组，但它有一个问题。用于从数组中获取项目的GetValue方法返回object。并且您不能将指针类型强制转换为object。没有办法，没有办法。所以你无法从数组中获取值！例如，如果您在GetValue数组上调用long*，则会获得“不支持的类型。”

我认为您需要某种方法将奇形状的数组复制到int*（或任何其他指针类型）的一维数组中。然后，您可以直接索引临时数组并获取值以填充IntPtr数组。

这是一个有趣的鸡蛋问题。如果您将其作为System.Array传递，则无法从中获取项目，因为没有从object到int*（或任何其他指针类型）的转换路径。但是如果你将它作为指针类型传递（即int**），那么你就无法得到它的形状。

我想你可以把它写成：

unsafe System.Array ToIntPtrArray(System.Array a, void** aAsPtr)

然后，您可以使用System.Array元数据和实际数据。

Answer 3

即使这个问题得到了很好的解答，我觉得有必要给未来的读者留下一个注释/警告。

CLR旨在让您安全，或者至少尽可能安全。它通过（除其他外）类型安全和抽象内存操作来实现这一点。虽然您可以使用不安全的块关闭其中一些保护，但某些保护会硬编码到编译器/运行时。为了规避这个额外的障碍，必须使用一些hackey，可能还要慢一些代码。虽然这些方法有效，但经验告诉我，做这些事情会导致问题，无论是运行时的变化，未来需要修改代码段的程序员，还是你自己需要对这些代码做些什么。稍后在代码中指针。

此时，我会认真考虑使用Managed C ++编写一个帮助器dll来处理事物的“原始指针”。我的理由是，通过使用Unsafe，你已经抛出了CLR提供的许多保护。你可能会发现更容易在没有任何额外的保护措施的情况下工作。更不用说你可以使用指针到它们的完整范围，然后在你完成时将它们强制转换回intptr。如果没有别的，你可能想看看在C ++中实现ToIntPtrArray。仍然在C＃端传递指针，但是逃避了CLR的疏忽。

请注意，我并不是说每次使用“不安全”时都应该破坏C ++。相反 - 不安全会让你做很多事 - 但在这种情况下，可能需要考虑C ++助手。

免责声明：我在托管C ++方面做得并不多。可能是我完全错了，CLR仍会监控指针。如果一些更有经验的灵魂可以评论并告诉我任何一种方式，那将非常感激。

将指针数组转换为IntPtr数组

3 个答案: