前言
前面我们探讨了三种C#与C++交互的函数传递的三种形式：
这些都是比较常见的内容，比较容易理解，但是实际开发过程中，比较往往存在较为复杂的结构传参，传递的参数类型多，基础类型和指针混用，复杂指针嵌套，传递数据量大等等。今天 我们一起探讨部分复杂类型传递参数的解析办法。
C++端代码
首先我们声明一个较为常见的结构：结构体TagPoint是基础类型的组装，表示单点。结构体TagPointList是点列表，包括了点的数量和指向点数组的指针。
typedef struct TagPoint {
int Id;
int X;
int Y;
int Z;
} Point;
typedef Point* LP_Point; //是指向 Point 结构体的指针类型，可以用于引用和操作一个点的数据
typedef const Point* LPC_Point; //是指向常量 Point 结构体的指针类型，用于指向不可修改的点数据
typedef struct TagPointList
{
int Count;
LP_Point Points; //指向 Point 结构体数组的指针，用于存储多个点的数据
} PointList;
typedef PointList* LP_PointList; //是指向 PointList 结构体的指针类型，可以用于引用和操作一个点列表的数据
typedef const PointList* LPC_PointList; //是指向常量 PointList 结构体的指针类型，用于指向不可修改的点列表数据。声明函数：
/// <summary>
/// 申请堆内存空间
/// </summary>
/// <param name="ppData">使用对象双指针</param>
/// <returns></returns>
API int GetHeapPoints(Point** ppData);
/// <summary>
/// 释放堆内存空间
/// </summary>
/// <param name="pData"></param>
API void FreeHeapPoints(Point* pData);声明定义了一个函数 GetHeapPoints，从堆内存中获取点数据，注意其中：Point** ppData 是函数的参数，它是一个指向指针的指针，表示该函数将会修改指针 ppData 所指向的指针的值。由于参数是一个指向指针的指针，这意味着函数会动态分配内存来存储点数据，并将分配的内存地址通过 ppData 返回给调用者。
声明定义一个函数 FreeHeapPoint。主要用来释放动态分配的点数据指针。
//申请堆空间存储10万随机点数据
int GetHeapPoints(Point** ppData)
{
int size = 100000;
*ppData = reinterpret_cast<Point*>(HeapAlloc(GetProcessHeap(), 0, size * sizeof(Point)));
if (*ppData == nullptr) {
// 处理内存分配失败的情况
return 0;
}
srand(static_cast<unsigned int>(time(NULL)));
for (int i = 0; i < size; ++i) {
(*ppData)[i].Id = i;
(*ppData)[i].X = rand() % 100;
(*ppData)[i].Y = rand() % 100;
(*ppData)[i].Z = rand() % 100;
}
return size;
}
//释放堆空间
void FreeHeapPoints(Point* pData)
{
HeapFree(GetProcessHeap(), 0, pData);
}C#端代码
首先定义和C++端相同的结构体，不同的是，PointList中Points是一个IntPtr结构，使用 IntPtr 类型来表示非托管资源的句柄或指针。
// 定义 Point 结构体
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct PointList
{
public int Count;
public IntPtr Points;
}
// 定义 Point 结构体
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct Point
{
public int Id;
public int X;
public int Y;
public int Z;
}考虑到我们GetHeapPoints函数的参数是一个指向指针的指针 Point** ppData，它会修改指针 ppData 指向的地址，因此在 C# 中需要使用 IntPtr 来处理这种指针的交互。out关键字告诉编译器这个参数是一个输出参数，即它是用来从函数内部传递数据到调用者的。可以声明为：
[DllImport("CppLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public static extern int GetHeapPoints(out IntPtr ppData);
[DllImport("CppLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public static extern void FreeHeapPoints(IntPtr ppData);实现代码如下：
private static void GetHeapPoints()
{
Console.WriteLine("-------------------------------GetHeapPoints----------------------------");
Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();
stopwatch.Start();
int dataSize = CppLibraryWapper.GetHeapPoints(out IntPtr ppData);
if (dataSize > 0)
{
Point[] points = new Point[dataSize];
for (int i = 0; i < dataSize; i++)
{
IntPtr ptr = IntPtr.Add(ppData, i * Marshal.SizeOf(typeof(Point)));
points[i] = Marshal.PtrToStructure<Point>(ptr);
}
CppLibraryWapper.FreeHeapPoints(ppData);
// 打印前10个 Point 数据
Console.WriteLine("Data size: " + dataSize + " " + stopwatch.ElapsedMilliseconds + "ms");
Console.WriteLine("First 10 points:");
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Console.WriteLine("Id: " + points[i].Id + ", X: " + points[i].X + ", Y: " + points[i].Y + ", Z: " + points[i].Z);
}
}
stopwatch.Stop();
}调用`CppLibraryWapper.GetHeapPoints(out IntPtr ppData)`来获取指向`Point`数据的指针。使用`Marshal.PtrToStructure<Point>(ptr)`将内存中的指针`ptr`转换为`Point`结构体。通过循环遍历每个`Point`的指针并进行转换，将所有`Point`数据转换为`Point`数组`points`。调用`CppLibraryWapper.FreeHeapPoints(ppData)`释放从C++库中获取的内存。
运行结果
完成上述代码，我们可以得到结果。正确解析数据。
我们加入循环调用，查看内存分配情况：通过观察诊断工具，发现内存维持在一个较好的水平。
如果我们把内存释放的代码注释掉，或者忘记编写释放内存调用。那么会出现非托管内存的暴增，直到我们的系统崩溃掉，
所以，在我们编写相关代码时，要非常注意内存的管理。
总结
C#与C++交互开发中的复杂类型传递与解析涉及多个方面，包括使用 P/Invoke 进行跨语言调用、正确处理指针和内存管理，以及确保正确的数据类型转换和数据解析。
上面还留有一个结构体TagPointList。后续我们会进行更复杂的嵌套指针的传递和解析的分析，如果你感兴趣的话，欢迎留言交流。
如果本文对你有帮助，我将非常荣幸。
如果你对复杂类型的传递和解析有自己的见解，欢迎留言交流。
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