Question

我正在尝试实现像强制一样的静态强制转换，不会导致复制任何数据。天真的静态演员不起作用

let pkt = byte_buffer :> PktHeader

FS0193：类型约束不匹配。类型byte []与类型PktHeader不兼容'byte []'类型与'PktHeader'（FS0193）（程序）类型不兼容

由于System.Net.Sockets.Socket.Receive（）的定义方式，数据包最初保存在字节数组中。低级数据包结构定义类似于

[<Struct; StructLayout(LayoutKind.Explicit)>]
type PktHeader =
  [<FieldOffset(0)>] val mutable field1: uint16
  [<FieldOffset(2)>] val mutable field2: uint16
  [<FieldOffset(4)>] val mutable field3: uint32
   .... many more fields follow ....

效率在这个真实场景中很重要，因为浪费的数据复制可能会排除F＃作为实现语言。在这种情况下，您如何实现零拷贝效率？

11月29日编辑我的问题是基于一种隐含的信念，即C / C ++ / C＃风格的不安全静态强制转换是一种有用的结构，就好像这是不言而喻的。然而，在第二个想法中，这种演员在F＃中并不是惯用的，因为它本质上是一种充满危险的必要语言技术。出于这个原因，我接受了V.B.的回答。其中SBE / FlatBuffers数据访问是最佳实践。

Answer 1

转换的纯F＃方法

let convertByteArrayToStruct<'a when 'a : struct> (byteArr : byte[]) = 
    let handle = GCHandle.Alloc(byteArr, GCHandleType.Pinned)
    let structure = Marshal.PtrToStructure (handle.AddrOfPinnedObject(), typeof<'a>)
    handle.Free()
    structure :?> 'a

这是一个最小的例子，但是我建议对字节数组的长度进行一些检查，因为，如果你在那里写的话，如果你给它一个太短的字节数组，它将产生未定义的结果。您可以查看Marshall.SizeOf(typeof<'a>)。

没有纯F＃解决方案来进行比这更安全的转换（这已经是一种容易导致运行时故障的方法）。替代选项可以包括与C＃互操作以使用unsafe和fixed进行转换。

但最终，你要求一种颠覆F＃类型系统的方法，而这种系统实际上并不是该语言的设计目标。 F＃的一个主要优点是类型系统的强大功能，它能够帮助您生成可静态验证的代码。

Answer 2

F＃和非常低级别的性能优化并不是最好的朋友，但是......一些聪明的人即使使用Java也没有魔力，因为Java没有价值类型和真正的通用集合。

1）我最近很喜欢轻量级模式。如果您的体系结构允许它，您可以包装一个字节数组并通过偏移访问struct成员。 C＃示例here。 SBE / FlatBuffers甚至可以使用工具从定义中自动生成包装器。

2）如果您可以在C＃中处于不安全的上下文中来完成工作，那么指针转换非常简单有效。但是，这需要固定字节数组并保留其句柄以供以后释放，或保留在固定关键字内。如果你有许多没有游泳池的小游戏，你可能会遇到GC问题。

3）第三个选项是滥用.NET类型系统并使用IL this转换一个字节数组（如果你坚持的话，这可以用F＃编码））：

static T UnsafeCast(object value) {
 ldarg.1 //load type object
 ret //return type T
}

我尝试过这个选项，如果你需要，甚至可以在某个地方使用一个片段，但是这种方法让我感到不舒服，因为我不理解它对GC的影响。我们有两个由相同内存支持的对象，当其中一个是GCed时会发生什么？我打算就这个细节问一个关于SO的新问题，很快就会发布。

最后一种方法可能适用于结构数组，但对于单个结构，它会将其打包或复制它。由于结构体位于堆栈上并通过值传递，因此只需在不安全的C＃中使用指针byte[]或在此处使用Marshal.PtrToStructure作为另一个答案，然后按值复制，就可能获得更好的结果。复制并不是最糟糕的事情，特别是在堆栈上，但是新对象和GC的分配是敌人，所以你需要池化字节数组，这将比整体构建问题增加更多的整体性能。

但如果您的结构非常大，则选项1仍可能更好。

F＃中的不安全转换，零复制语义

2 个答案: