C#如何从byte[]中直接读取Structure实例详解

这里是一份完整的攻略，教你在 C# 中如何从 byte[] 中直接读取 Structure 实例。

什么是结构体(Structure)

结构体是 C# 中一种可自定义数据类型。可以将结构体看作是一种轻量级的类，它包含了一组相关的数据类型，可以通过单个变量进行访问和管理。每个结构体变量在内存中都是独立的。

如何从byte[]中直接读取Structure实例

由于结构体和字节数组在内存中的存储方式不同，一般情况下需要逐个字节地进行转换。但是在某些情况下，我们希望能够从字节数组中直接读取结构体实例。以下是一种可能的解决方案：

1. 定义结构体

首先，我们需要定义一个结构体来存储数据。例如，我们需要读取两个 32 位整数和一个 16 位整数，可以定义如下的结构体：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
public struct MyStruct
{
    public Int32 Int32a;
    public Int32 Int32b;
    public Int16 Int16c;
}

其中，[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]用于告诉编译器结构体将按照顺序并以字节对齐方式进行布局。

1. 从byte[]中读取MyStruct实例

接下来，我们需要将字节数组转换为结构体实例。我们可以使用 Marshal 类中的 PtrToStructure 方法进行转换。示例代码如下：

byte[] bytes = new byte[]
{
    0x01, 0x00, 0x00, 0x00,   // Int32a
    0x02, 0x00, 0x00, 0x00,   // Int32b
    0x03, 0x00                // Int16c
};

int size = Marshal.SizeOf(typeof(MyStruct));
IntPtr ptr = Marshal.AllocHGlobal(size);

try
{
    Marshal.Copy(bytes, 0, ptr, size);
    MyStruct myStruct = (MyStruct)Marshal.PtrToStructure(ptr, typeof(MyStruct));
}
finally
{
    Marshal.FreeHGlobal(ptr);
}

代码首先定义了一个字节数组来存储结构体实例的数据。然后，我们计算结构体实例的大小，并使用 AllocHGlobal 方法分配所需的内存空间。接着，我们使用 Copy 方法将字节数组复制到这个内存块中。最后，我们调用 PtrToStructure 方法实现从内存块到结构体的转换，并释放先前分配的内存块。

示例

示例1：

如果我们有以下字节数组：

byte[] bytes = new byte[]
{
    0x01, 0x00, 0x00, 0x00,   // Int32a
    0x02, 0x00, 0x00, 0x00,   // Int32b
    0x03, 0x00                // Int16c
};

那么，我们可以通过以下代码将其转换为结构体实例：

int size = Marshal.SizeOf(typeof(MyStruct));
IntPtr ptr = Marshal.AllocHGlobal(size);

try
{
    Marshal.Copy(bytes, 0, ptr, size);
    MyStruct myStruct = (MyStruct)Marshal.PtrToStructure(ptr, typeof(MyStruct));
    Console.WriteLine(myStruct.Int32a);  // Output: 1
    Console.WriteLine(myStruct.Int32b);  // Output: 2
    Console.WriteLine(myStruct.Int16c);  // Output: 3
}
finally
{
    Marshal.FreeHGlobal(ptr);
}

示例2：

如果我们需要将多个 MyStruct 实例转换为一个字节数组，可以使用以下代码：

MyStruct[] myStructs = new MyStruct[]
{
    new MyStruct() { Int32a = 1, Int32b = 2, Int16c = 3 },
    new MyStruct() { Int32a = 4, Int32b = 5, Int16c = 6 },
    new MyStruct() { Int32a = 7, Int32b = 8, Int16c = 9 }
};

byte[] bytes = new byte[Marshal.SizeOf(typeof(MyStruct)) * myStructs.Length];
IntPtr ptr = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(MyStruct)));

try
{
    for (int i = 0; i < myStructs.Length; i++)
    {
        Marshal.StructureToPtr(myStructs[i], ptr, false);
        Marshal.Copy(ptr, bytes, i * Marshal.SizeOf(typeof(MyStruct)), Marshal.SizeOf(typeof(MyStruct)));
    }

    Console.WriteLine(BitConverter.ToString(bytes));
}
finally
{
    Marshal.FreeHGlobal(ptr);
}

代码首先定义了一个 MyStruct 数组。然后，我们计算数组中每个结构体的大小，并使用 AllocHGlobal 方法分配所需的内存空间。接着，我们循环遍历数组中的每个元素，并使用 StructureToPtr 方法将结构体转换为内存块，接着使用 Copy 方法将内存块复制到输出字节数组中。最后，我们输出这个字节数组的十六进制字符串表示。

结论

使用上述方法，我们可以方便地将字节数组和结构体实例相互转换。注意，在使用这种方式时，需要考虑数据类型的字节对齐方式，否则可能会导致转换错误。