安全和正确的结构编组

本文关键字：结构 安全 | 更新日期: 2023-09-27 18:22:11

非托管和托管内存区域

我正在尝试从 C 库中执行非托管代码。 其中一个方法将void*作为参数，但在后台将其转换为类型 nc_vlen_t

的结构

C 结构nc_vlen_t

/** This is the type of arrays of vlens. */
typedef struct {
    size_t len; /**< Length of VL data (in base type units) */
    void *p;    /**< Pointer to VL data */
} nc_vlen_t;

执行该方法是正确的并且有效，我更关心托管和非托管内存区域的固定和安全处理。 我想尽可能确定我不会导致内存泄漏或 SEGFAULT。 我编写了一个结构，当我执行 C 库方法调用时，该结构将在nc_vlen_t之间封送。

C# 结构

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct VlenStruct {
    public Int32 len;
    public IntPtr p; // Data 
}

该结构由指示数组长度的size_t和对数据的void *组成。在库内部，它具有允许它将 (void*( 转换为适当数字类型的属性，到目前为止，我已经取得了巨大的成功。

我想了解的是处理内存区域的最佳方法。在阅读了一些文章和其他SO问题之后，这是我对如何处理它的最佳猜测。我有一个类充当创建和管理结构及其内存的仲裁器。我依靠析构函数来释放句柄，该句柄将取消固定数组，以便 GC 可以完成它的工作。

C# Vlen Helper

public class Vlen {
    private GCHandle handle;
    private VlenStruct vlen_t;
    public Vlen() {
        isNull = true;
    }
    public Vlen(Array t) {
        isNull = false;
        handle = GCHandle.Alloc(t, GCHandleType.Pinned); // Pin the array
        vlen_t.len = t.Length;
        vlen_t.p = Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(t, 0); // Get the pointer for &t[0]
    }
    ~Vlen() {
        if(!isNull) {
            handle.Free(); // Unpin the array
        }
    }
    public VlenStruct ToStruct() {
        VlenStruct retval = new VlenStruct();
        retval.len = vlen_t.len;
        retval.p = vlen_t.p;
        return retval;
    }
    private bool isNull;
}

C 方法声明

    //int cmethod(const int* typep, void *data)
    //  cmethod copies the array contents of the vlen struct to a file
    //  returns 0 after successful write
    //  returns -1 on fail
    [DllImport("somelib.dll", CharSet = CharSet.Ansi, SetLastError = true, ExactSpelling = true, CallingConvention=CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern Int32 cmethod(ref Int32 typep, ref VlenStruct data);

如果我使用此类来创建结构，在这种情况下，GC 是否有可能在调用 C 库之前清理数组：

C# 用例

{ 
    double[] buffer vlenBuffer = new double[] { 0, 12, 4};
    Vlen data = new Vlen(vlenBuffer); // The instance now pins buffer
    VlenStruct s = data.ToStruct()
    Int32 type = VLEN_TYPE;  
    cmethod(ref type, ref s);
}

是否可以清理data实例，从而取消固定buffer这可能会导致执行外部库方法时出现不可预知的行为？

安全和正确的结构编组

是的，你在这里肯定有问题。 就抖动而言，"data"对象的生存期在 ToStruct(( 方法返回之前结束。 检查此答案以了解原因。 这允许终结器在非托管代码运行时运行。 这将取消固定您的阵列。 实际上，需要另一个垃圾回收才能损坏非托管代码使用的数据。 确实非常罕见，但并非不可能。 您也不太可能收到异常，只是随机数据损坏。

一种解决方法是在调用之外延长 Vlen 对象的生存期，如下所示：

Vlen data = ...
...
cmethod(ref type, ref s);
GC.KeepAlive(data);

哪个有效，但没有赢得任何奖品，很容易忘记。 我会以不同的方式这样做：

public static void CallHelper<T>(int type, T[] data) {
    var hdl = GCHandle.Alloc(data, GCHandleType.Pinned);
    try {
        var vlen = new nc_vlen();
        vlen.len = data.Length;
        vlen.data = hdl.AddrOfPinnedObject();
        cmethod(ref type, ref vlen);
    }
    finally {
        hdl.Free();
    }
}

用法：

var arr = new int[] { 1, 2, 3 };
CallHelper(42, arr);

除了避免早期收集问题外，还可以使阵列固定得尽可能短。 请注意，此函数的第一个参数上的 ref 非常奇怪，您不会期望此函数更改数据类型。

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