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Classes de marshaling, estruturas e uniões

  • Artigo

Estruturas e classes são semelhantes no .NET Framework. Ambas podem ter campos, propriedades e eventos. Elas também podem ter métodos estáticos e não estáticos. Uma diferença importante é que estruturas são tipos de valor e classes são tipos de referência.

A tabela a seguir lista as opções de marshaling para classes, estruturas e uniões, descreve o uso delas e fornece um link para a amostra de invocação de plataforma correspondente.

Tipo Descrição Amostra
Classe por valor. Passa uma classe com membros de inteiro como um parâmetro In/Out, como no caso gerenciado. Exemplo SysTime
Estrutura por valor. Passa estruturas como parâmetros In. Exemplo de estruturas
Estrutura por referência. Passa estruturas como parâmetros In/Out. Exemplo de OSInfo
Estrutura com estruturas aninhadas (mescladas). Passa uma classe que representa uma estrutura com estruturas aninhadas na função não gerenciada. A estrutura é mesclada em uma estrutura grande no protótipo gerenciado. Exemplo FindFile
Estrutura com um ponteiro para outra estrutura. Passa uma estrutura que contém um ponteiro para uma segunda estrutura como um membro. Exemplo de estruturas
Matriz de estruturas com inteiros por valor. Passa uma matriz de estruturas que contêm somente inteiros como um parâmetro In/Out. Os membros da matriz podem ser alterados. Exemplo de matrizes
Matriz de estruturas com inteiros e cadeias de caracteres por referência. Passa uma matriz de estruturas que contêm inteiros e cadeias de caracteres como um parâmetro Out. A função chamada aloca memória para a matriz. Exemplo de OutArrayOfStructs
Uniões com tipos de valor. Passa uniões com tipos de valor (integer e double). Exemplo de uniões
Uniões com tipos mistos. Passa uniões com tipos mistos (integer e string). Exemplo de uniões
Struct com layout específico da plataforma. Passa um tipo com definições de empacotamento nativo. Exemplo de plataforma
Valores nulos na estrutura. Passa uma referência nula (Nothing no Visual Basic) em vez de uma referência a um tipo de valor. Exemplo HandleRef

Amostra de estruturas

Este exemplo demonstra como passar uma estrutura que aponta para uma segunda estrutura, passar uma estrutura com uma estrutura inserida e passar uma estrutura com uma matriz inserida.

A amostra de Structs usa as seguintes funções não gerenciadas, mostradas com a sua declaração de função original:

  • TestStructInStruct exportado de PinvokeLib.dll.

    int TestStructInStruct(MYPERSON2* pPerson2);

  • TestStructInStruct3 exportado de PinvokeLib.dll.

    void TestStructInStruct3(MYPERSON3 person3);

  • TestArrayInStruct exportado de PinvokeLib.dll.

    void TestArrayInStruct(MYARRAYSTRUCT* pStruct);

PinvokeLib.dll é uma biblioteca personalizada não gerenciada que contém implementações para as funções listadas anteriormente e quatro estruturas: MYPERSON, MYPERSON2, MYPERSON3, and MYARRAYSTRUCT. Essas estruturas contêm os seguintes elementos:

typedef struct _MYPERSON
{
   char* first;
   char* last;
} MYPERSON, *LP_MYPERSON;

typedef struct _MYPERSON2
{
   MYPERSON* person;
   int age;
} MYPERSON2, *LP_MYPERSON2;

typedef struct _MYPERSON3
{
   MYPERSON person;
   int age;
} MYPERSON3;

typedef struct _MYARRAYSTRUCT
{
   bool flag;
   int vals[ 3 ];
} MYARRAYSTRUCT;

As estruturas gerenciadas MyPerson, MyPerson2, MyPerson3 e MyArrayStruct têm as seguintes características:

  • MyPerson contém apenas membros de cadeia de caracteres. O campo CharSet define as cadeias de caracteres em formato ANSI quando passadas para a função não gerenciada.

  • MyPerson2 contém uma IntPtr para a estrutura MyPerson. O tipo IntPtr substitui o ponteiro original para a estrutura não gerenciada porque aplicativos do .NET Framework não usam ponteiros, a menos que o código esteja marcado como não seguro.

  • MyPerson3 contém MyPerson como uma estrutura inserida. Uma estrutura inserida em outra estrutura pode ser mesclada colocando-se os elementos da estrutura inserida diretamente para a estrutura principal ou pode ser deixada como uma estrutura inserida, o que é feito neste exemplo.

  • MyArrayStruct contém uma matriz de inteiros. O atributo MarshalAsAttribute define o valor de enumeração UnmanagedType para ByValArray, que é usado para indicar o número de elementos na matriz.

Para todas as estruturas nesta amostra, o atributo StructLayoutAttribute é aplicado para garantir que os membros sejam organizados na memória em sequência, na ordem em que aparecem.

A classe NativeMethods contém protótipos gerenciados para os métodos TestStructInStruct, TestStructInStruct3 e TestArrayInStruct chamados pela classe App. Cada protótipo declara um único parâmetro, da seguinte maneira:

  • TestStructInStruct declara uma referência ao tipo MyPerson2 como seu parâmetro.

  • TestStructInStruct3 declara o tipo MyPerson3 como seu parâmetro e passa o parâmetro por valor.

  • TestArrayInStruct declara uma referência ao tipo MyArrayStruct como seu parâmetro.

Estruturas como argumentos para métodos são passadas por valor, a menos que o parâmetro contenha a palavra-chave ref (ByRef no Visual Basic). Por exemplo, o método TestStructInStruct passa uma referência (o valor de um endereço) para um objeto do tipo MyPerson2 para código não gerenciado. Para manipular a estrutura para a qual MyPerson2 aponta, a amostra cria um buffer de tamanho especificado e retorna o endereço dele combinando os métodos Marshal.AllocCoTaskMem e Marshal.SizeOf. Em seguida, a amostra copia o conteúdo da estrutura gerenciada para o buffer não gerenciado. Por fim, a amostra usa o método Marshal.PtrToStructure para realizar marshaling de dados do buffer não gerenciado para um objeto gerenciado e o método Marshal.FreeCoTaskMem para liberar o bloco de memória não gerenciado.

Declarando Protótipos

// Declares a managed structure for each unmanaged structure.
[StructLayout(LayoutKind::Sequential, CharSet = CharSet::Ansi)]
public value struct MyPerson
{
public:
    String^ first;
    String^ last;
};

[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public value struct MyPerson2
{
public:
    IntPtr person;
    int age;
};

[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public value struct MyPerson3
{
public:
    MyPerson person;
    int age;
};

[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public value struct MyArrayStruct
{
public:
    bool flag;
    [MarshalAs(UnmanagedType::ByValArray, SizeConst = 3)]
    array<int>^ vals;
};

private ref class NativeMethods
{
public:
    // Declares a managed prototype for unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll")]
    static int TestStructInStruct(MyPerson2% person2);

    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll")]
    static int TestStructInStruct3(MyPerson3 person3);

    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll")]
    static int TestArrayInStruct(MyArrayStruct% myStruct);
};

// Declares a managed structure for each unmanaged structure.
[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Ansi)]
public struct MyPerson
{
    public string first;
    public string last;
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyPerson2
{
    public IntPtr person;
    public int age;
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyPerson3
{
    public MyPerson person;
    public int age;
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyArrayStruct
{
    public bool flag;

    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 3)]
    public int[] vals;
}

internal static class NativeMethods
{
    // Declares a managed prototype for unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    internal static extern int TestStructInStruct(ref MyPerson2 person2);

    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    internal static extern int TestStructInStruct3(MyPerson3 person3);

    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    internal static extern int TestArrayInStruct(ref MyArrayStruct myStruct);
}

' Declares a managed structure for each unmanaged structure.
<StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet:=CharSet.Ansi)>
Public Structure MyPerson
    Public first As String
    Public last As String
End Structure

<StructLayout(LayoutKind.Sequential)>
Public Structure MyPerson2
    Public person As IntPtr
    Public age As Integer
End Structure

<StructLayout(LayoutKind.Sequential)>
Public Structure MyPerson3
    Public person As MyPerson
    Public age As Integer
End Structure

<StructLayout(LayoutKind.Sequential)>
Public Structure MyArrayStruct
    Public flag As Boolean
    <MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst:=3)>
    Public vals As Integer()
End Structure

Friend Class NativeMethods
    ' Declares managed prototypes for unmanaged functions.
    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Shared Function TestStructInStruct(
        ByRef person2 As MyPerson2) As Integer
    End Function

    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Shared Function TestStructInStruct3(
        ByVal person3 As MyPerson3) As Integer
    End Function

    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Shared Function TestArrayInStruct(
        ByRef myStruct As MyArrayStruct) As Integer
    End Function
End Class

Chamando Funções

public ref class App
{
public:
    static void Main()
    {
        // Structure with a pointer to another structure.
        MyPerson personName;
        personName.first = "Mark";
        personName.last = "Lee";

        MyPerson2 personAll;
        personAll.age = 30;

        IntPtr buffer = Marshal::AllocCoTaskMem(Marshal::SizeOf(personName));
        Marshal::StructureToPtr(personName, buffer, false);

        personAll.person = buffer;

        Console::WriteLine("\nPerson before call:");
        Console::WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
            personName.first, personName.last, personAll.age);

        int res = NativeMethods::TestStructInStruct(personAll);

        MyPerson personRes =
            (MyPerson)Marshal::PtrToStructure(personAll.person,
                MyPerson::typeid);

        Marshal::FreeCoTaskMem(buffer);

        Console::WriteLine("Person after call:");
        Console::WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
            personRes.first, personRes.last, personAll.age);

        // Structure with an embedded structure.
        MyPerson3 person3;// = gcnew MyPerson3();
        person3.person.first = "John";
        person3.person.last = "Evans";
        person3.age = 27;
        NativeMethods::TestStructInStruct3(person3);

        // Structure with an embedded array.
        MyArrayStruct myStruct;// = new MyArrayStruct();

        myStruct.flag = false;
        myStruct.vals = gcnew array<int>(3);
        myStruct.vals[0] = 1;
        myStruct.vals[1] = 4;
        myStruct.vals[2] = 9;

        Console::WriteLine("\nStructure with array before call:");
        Console::WriteLine(myStruct.flag);
        Console::WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals[0],
            myStruct.vals[1], myStruct.vals[2]);

        NativeMethods::TestArrayInStruct(myStruct);
        Console::WriteLine("\nStructure with array after call:");
        Console::WriteLine(myStruct.flag);
        Console::WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals[0],
            myStruct.vals[1], myStruct.vals[2]);
    }
};

public class App
{
    public static void Main()
    {
        // Structure with a pointer to another structure.
        MyPerson personName;
        personName.first = "Mark";
        personName.last = "Lee";

        MyPerson2 personAll;
        personAll.age = 30;

        IntPtr buffer = Marshal.AllocCoTaskMem(Marshal.SizeOf(personName));
        Marshal.StructureToPtr(personName, buffer, false);

        personAll.person = buffer;

        Console.WriteLine("\nPerson before call:");
        Console.WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
            personName.first, personName.last, personAll.age);

        int res = NativeMethods.TestStructInStruct(ref personAll);

        MyPerson personRes =
            (MyPerson)Marshal.PtrToStructure(personAll.person,
            typeof(MyPerson));

        Marshal.FreeCoTaskMem(buffer);

        Console.WriteLine("Person after call:");
        Console.WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
            personRes.first, personRes.last, personAll.age);

        // Structure with an embedded structure.
        MyPerson3 person3 = new MyPerson3();
        person3.person.first = "John";
        person3.person.last = "Evans";
        person3.age = 27;
        NativeMethods.TestStructInStruct3(person3);

        // Structure with an embedded array.
        MyArrayStruct myStruct = new MyArrayStruct();

        myStruct.flag = false;
        myStruct.vals = new int[3];
        myStruct.vals[0] = 1;
        myStruct.vals[1] = 4;
        myStruct.vals[2] = 9;

        Console.WriteLine("\nStructure with array before call:");
        Console.WriteLine(myStruct.flag);
        Console.WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals[0],
            myStruct.vals[1], myStruct.vals[2]);

        NativeMethods.TestArrayInStruct(ref myStruct);
        Console.WriteLine("\nStructure with array after call:");
        Console.WriteLine(myStruct.flag);
        Console.WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals[0],
            myStruct.vals[1], myStruct.vals[2]);
    }
}

Public Class App
    Public Shared Sub Main()
        ' Structure with a pointer to another structure.
        Dim personName As MyPerson
        personName.first = "Mark"
        personName.last = "Lee"

        Dim personAll As MyPerson2
        personAll.age = 30

        Dim buffer As IntPtr = Marshal.AllocCoTaskMem(Marshal.SizeOf(
            personName))
        Marshal.StructureToPtr(personName, buffer, False)

        personAll.person = buffer

        Console.WriteLine(ControlChars.CrLf & "Person before call:")
        Console.WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
            personName.first, personName.last, personAll.age)

        Dim res As Integer = NativeMethods.TestStructInStruct(personAll)

        Dim personRes As MyPerson =
            CType(Marshal.PtrToStructure(personAll.person,
            GetType(MyPerson)), MyPerson)

        Marshal.FreeCoTaskMem(buffer)

        Console.WriteLine("Person after call:")
        Console.WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
        personRes.first,
            personRes.last, personAll.age)

        ' Structure with an embedded structure.
        Dim person3 As New MyPerson3()
        person3.person.first = "John"
        person3.person.last = "Evans"
        person3.age = 27
        NativeMethods.TestStructInStruct3(person3)

        ' Structure with an embedded array.
        Dim myStruct As New MyArrayStruct()

        myStruct.flag = False
        Dim array(2) As Integer
        myStruct.vals = array
        myStruct.vals(0) = 1
        myStruct.vals(1) = 4
        myStruct.vals(2) = 9

        Console.WriteLine(vbNewLine + "Structure with array before call:")
        Console.WriteLine(myStruct.flag)
        Console.WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals(0),
            myStruct.vals(1), myStruct.vals(2))

        NativeMethods.TestArrayInStruct(myStruct)
        Console.WriteLine(vbNewLine + "Structure with array after call:")
        Console.WriteLine(myStruct.flag)
        Console.WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals(0),
            myStruct.vals(1), myStruct.vals(2))
    End Sub
End Class

Exemplo FindFile

Esta amostra demonstra como passar uma estrutura que contém uma segunda estrutura inserida para uma função não gerenciada. Ele também demonstra como usar o atributo MarshalAsAttribute para declarar uma matriz de tamanho fixo dentro da estrutura. Nesta amostra, os elementos de estrutura inserida são adicionados à estrutura pai. Para obter um exemplo de uma estrutura inserida que não é mesclada, consulte Amostra de estruturas.

A amostra de FindFile usa a seguinte função não gerenciada, mostrada com a respectiva declaração de função original:

  • FindFirstFile exportado de Kernel32.dll.

    HANDLE FindFirstFile(LPCTSTR lpFileName, LPWIN32_FIND_DATA lpFindFileData);

A estrutura original passada para a função contém os seguintes elementos:

typedef struct _WIN32_FIND_DATA
{
  DWORD    dwFileAttributes;
  FILETIME ftCreationTime;
  FILETIME ftLastAccessTime;
  FILETIME ftLastWriteTime;
  DWORD    nFileSizeHigh;
  DWORD    nFileSizeLow;
  DWORD    dwReserved0;
  DWORD    dwReserved1;
  TCHAR    cFileName[ MAX_PATH ];
  TCHAR    cAlternateFileName[ 14 ];
} WIN32_FIND_DATA, *PWIN32_FIND_DATA;

Neste exemplo, a classe FindData contém um membro de dados correspondente para cada elemento da estrutura original e da estrutura inserida. Em vez de dois buffers de caracteres originais, a classe substitui cadeias de caracteres. MarshalAsAttribute define a enumeração UnmanagedType para ByValTStr, que é usado para identificar as matrizes de caracteres embutidas e de comprimento fixo que aparecem dentro de estruturas não gerenciadas.

A classe NativeMethods contém um protótipo gerenciado do método FindFirstFile, que passa a classe FindData como um parâmetro. O parâmetro deve ser declarado com os atributos InAttribute e OutAttribute porque as classes, que são tipos de referência, são passadas como parâmetros In por padrão.

Declarando Protótipos

// Declares a class member for each structure element.
[StructLayout(LayoutKind::Sequential, CharSet = CharSet::Auto)]
public ref class FindData
{
public:
    int  fileAttributes;
    // creationTime was an embedded FILETIME structure.
    int  creationTime_lowDateTime;
    int  creationTime_highDateTime;
    // lastAccessTime was an embedded FILETIME structure.
    int  lastAccessTime_lowDateTime;
    int  lastAccessTime_highDateTime;
    // lastWriteTime was an embedded FILETIME structure.
    int  lastWriteTime_lowDateTime;
    int  lastWriteTime_highDateTime;
    int  nFileSizeHigh;
    int  nFileSizeLow;
    int  dwReserved0;
    int  dwReserved1;
    [MarshalAs(UnmanagedType::ByValTStr, SizeConst = 260)]
    String^  fileName;
    [MarshalAs(UnmanagedType::ByValTStr, SizeConst = 14)]
    String^  alternateFileName;
};

private ref class NativeMethods
{
public:
    // Declares a managed prototype for the unmanaged function.
    [DllImport("Kernel32.dll", CharSet = CharSet::Auto)]
    static IntPtr FindFirstFile(String^ fileName, [In, Out]
        FindData^ findFileData);
};

// Declares a class member for each structure element.
[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Auto)]
public class FindData
{
    public int fileAttributes = 0;
    // creationTime was an embedded FILETIME structure.
    public int creationTime_lowDateTime = 0;
    public int creationTime_highDateTime = 0;
    // lastAccessTime was an embedded FILETIME structure.
    public int lastAccessTime_lowDateTime = 0;
    public int lastAccessTime_highDateTime = 0;
    // lastWriteTime was an embedded FILETIME structure.
    public int lastWriteTime_lowDateTime = 0;
    public int lastWriteTime_highDateTime = 0;
    public int nFileSizeHigh = 0;
    public int nFileSizeLow = 0;
    public int dwReserved0 = 0;
    public int dwReserved1 = 0;
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 260)]
    public string fileName = null;
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 14)]
    public string alternateFileName = null;
}

internal static class NativeMethods
{
    // Declares a managed prototype for the unmanaged function.
    [DllImport("Kernel32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]
    internal static extern IntPtr FindFirstFile(
        string fileName, [In, Out] FindData findFileData);
}

' Declares a class member for each structure element.
<StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet:=CharSet.Auto)>
Public Class FindData
    Public fileAttributes As Integer = 0
    ' creationTime was a by-value FILETIME structure.
    Public creationTime_lowDateTime As Integer = 0
    Public creationTime_highDateTime As Integer = 0
    ' lastAccessTime was a by-value FILETIME structure.
    Public lastAccessTime_lowDateTime As Integer = 0
    Public lastAccessTime_highDateTime As Integer = 0
    ' lastWriteTime was a by-value FILETIME structure.
    Public lastWriteTime_lowDateTime As Integer = 0
    Public lastWriteTime_highDateTime As Integer = 0
    Public nFileSizeHigh As Integer = 0
    Public nFileSizeLow As Integer = 0
    Public dwReserved0 As Integer = 0
    Public dwReserved1 As Integer = 0
    <MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst:=260)>
    Public fileName As String = Nothing
    <MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst:=14)>
    Public alternateFileName As String = Nothing
End Class

Friend Class NativeMethods
    ' Declares a managed prototype for the unmanaged function.
    Friend Declare Auto Function FindFirstFile Lib "Kernel32.dll" (
        ByVal fileName As String, <[In], Out> ByVal findFileData As _
        FindData) As IntPtr
End Class

Chamando Funções

public ref class App
{
public:
    static void Main()
    {
        FindData^ fd = gcnew FindData();
        IntPtr handle = NativeMethods::FindFirstFile("C:\\*.*", fd);
        Console::WriteLine("The first file: {0}", fd->fileName);
    }
};

public class App
{
    public static void Main()
    {
        FindData fd = new FindData();
        IntPtr handle = NativeMethods.FindFirstFile("C:\\*.*", fd);
        Console.WriteLine($"The first file: {fd.fileName}");
    }
}

Public Class App
    Public Shared Sub Main()
        Dim fd As New FindData()
        Dim handle As IntPtr = NativeMethods.FindFirstFile("C:\*.*", fd)
        Console.WriteLine($"The first file: {fd.fileName}")
    End Sub
End Class

Exemplo de uniões

Este exemplo demonstra como passar estruturas que contêm apenas tipos de valor e estruturas que contém um tipo de valor e uma cadeia de caracteres como parâmetros para uma função não gerenciada esperando uma união. Uma união representa um local de memória que pode ser compartilhado por duas ou mais variáveis.

A amostra de Unions usa a seguinte função não gerenciada, mostrada com a respectiva declaração de função original:

  • TestUnion exportado de PinvokeLib.dll.

    void TestUnion(MYUNION u, int type);

PinvokeLib.dll é uma biblioteca personalizada não gerenciada que contém uma implementação para a função listada anteriormente e duas uniões, MYUNION e MYUNION2. As uniões contêm os seguintes elementos:

union MYUNION
{
    int number;
    double d;
}

union MYUNION2
{
    int i;
    char str[128];
};

No código gerenciado, as uniões são definidas como estruturas. A estrutura MyUnion contém dois tipos de valor como membros: um integer e um double. O atributo StructLayoutAttribute está definido para controlar a posição precisa de cada membro de dados. O atributo FieldOffsetAttribute indica a posição física dos campos dentro da representação não gerenciada de uma união. Observe que ambos os membros têm os mesmos valores de deslocamento, de modo que os membros podem definir a mesma parte da memória.

MyUnion2_1 e MyUnion2_2 contêm um tipo de valor (integer) e uma cadeia de caracteres, respectivamente. No código gerenciado, não é permitido que os tipos de valor e os tipos de referência se sobreponham. Esta amostra usa a sobrecarga de método para permitir que o chamador use ambos os tipos ao chamar a mesma função não gerenciada. O layout de MyUnion2_1 é explícito e tem um valor de deslocamento preciso. Por outro lado, MyUnion2_2 tem um layout sequencial, pois layouts explícitos não são permitidos com tipos de referência. O atributo MarshalAsAttribute define a enumeração UnmanagedType para ByValTStr, que é usado para identificar as matrizes de caracteres embutidas e de comprimento fixo que aparecem dentro da representação não gerenciada da união.

A classe NativeMethods contém os protótipos para os métodos TestUnion e TestUnion2. TestUnion2 está sobrecarregado para declarar MyUnion2_1 ou MyUnion2_2 como parâmetros.

Declarando Protótipos

// Declares managed structures instead of unions.
[StructLayout(LayoutKind::Explicit)]
public value struct MyUnion
{
public:
    [FieldOffset(0)]
    int i;
    [FieldOffset(0)]
    double d;
};

[StructLayout(LayoutKind::Explicit, Size = 128)]
public value struct MyUnion2_1
{
public:
    [FieldOffset(0)]
    int i;
};

[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public value struct MyUnion2_2
{
public:
    [MarshalAs(UnmanagedType::ByValTStr, SizeConst = 128)]
    String^ str;
};

private ref class NativeMethods
{
public:
    // Declares managed prototypes for unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    static void TestUnion(MyUnion u, int type);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    static void TestUnion2(MyUnion2_1 u, int type);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    static void TestUnion2(MyUnion2_2 u, int type);
};

// Declares managed structures instead of unions.
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public struct MyUnion
{
    [FieldOffset(0)]
    public int i;
    [FieldOffset(0)]
    public double d;
}

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size = 128)]
public struct MyUnion2_1
{
    [FieldOffset(0)]
    public int i;
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyUnion2_2
{
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 128)]
    public string str;
}

internal static class NativeMethods
{
    // Declares managed prototypes for unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    internal static extern void TestUnion(MyUnion u, int type);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    internal static extern void TestUnion2(MyUnion2_1 u, int type);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    internal static extern void TestUnion2(MyUnion2_2 u, int type);
}

' Declares managed structures instead of unions.
<StructLayout(LayoutKind.Explicit)>
Public Structure MyUnion
    <FieldOffset(0)> Public i As Integer
    <FieldOffset(0)> Public d As Double
End Structure

<StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size:=128)>
Public Structure MyUnion2_1
    <FieldOffset(0)> Public i As Integer
End Structure

<StructLayout(LayoutKind.Sequential)>
Public Structure MyUnion2_2
    <MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst:=128)>
    Public str As String
End Structure

Friend Class NativeMethods
    ' Declares managed prototypes for unmanaged function.
    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Shared Sub TestUnion(
        ByVal u As MyUnion, ByVal type As Integer)
    End Sub

    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Overloads Shared Sub TestUnion2(
        ByVal u As MyUnion2_1, ByVal type As Integer)
    End Sub

    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Overloads Shared Sub TestUnion2(
        ByVal u As MyUnion2_2, ByVal type As Integer)
    End Sub
End Class

Chamando Funções

public ref class App
{
public:
    static void Main()
    {
        MyUnion mu;// = new MyUnion();
        mu.i = 99;
        NativeMethods::TestUnion(mu, 1);

        mu.d = 99.99;
        NativeMethods::TestUnion(mu, 2);

        MyUnion2_1 mu2_1;// = new MyUnion2_1();
        mu2_1.i = 99;
        NativeMethods::TestUnion2(mu2_1, 1);

        MyUnion2_2 mu2_2;// = new MyUnion2_2();
        mu2_2.str = "*** string ***";
        NativeMethods::TestUnion2(mu2_2, 2);
    }
};

public class App
{
    public static void Main()
    {
        MyUnion mu = new MyUnion();
        mu.i = 99;
        NativeMethods.TestUnion(mu, 1);

        mu.d = 99.99;
        NativeMethods.TestUnion(mu, 2);

        MyUnion2_1 mu2_1 = new MyUnion2_1();
        mu2_1.i = 99;
        NativeMethods.TestUnion2(mu2_1, 1);

        MyUnion2_2 mu2_2 = new MyUnion2_2();
        mu2_2.str = "*** string ***";
        NativeMethods.TestUnion2(mu2_2, 2);
    }
}

Public Class App
    Public Shared Sub Main()
        Dim mu As New MyUnion()
        mu.i = 99
        NativeMethods.TestUnion(mu, 1)

        mu.d = 99.99
        NativeMethods.TestUnion(mu, 2)

        Dim mu2_1 As New MyUnion2_1()
        mu2_1.i = 99
        NativeMethods.TestUnion2(mu2_1, 1)

        Dim mu2_2 As New MyUnion2_2()
        mu2_2.str = "*** string ***"
        NativeMethods.TestUnion2(mu2_2, 2)
    End Sub
End Class

Exemplo de plataforma

Em alguns cenários, os layouts struct e union podem ser diferentes dependendo da plataforma de destino. Por exemplo, considere o tipo STRRET quando definido em um cenário COM:

#include <pshpack8.h> /* Defines the packing of the struct */
typedef struct _STRRET
    {
    UINT uType;
    /* [switch_is][switch_type] */ union
        {
        /* [case()][string] */ LPWSTR pOleStr;
        /* [case()] */ UINT uOffset;
        /* [case()] */ char cStr[ 260 ];
        }  DUMMYUNIONNAME;
    }  STRRET;
#include <poppack.h>

O struct acima é declarado com cabeçalhos do Windows que influenciam o layout de memória do tipo. Quando definidos em um ambiente gerenciado, esses detalhes de layout são necessários para interoperar corretamente com o código nativo.

A definição gerenciada correta desse tipo em um processo de 32 bits é:

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size = 264)]
public struct STRRET_32
{
    [FieldOffset(0)]
    public uint uType;

    [FieldOffset(4)]
    public IntPtr pOleStr;

    [FieldOffset(4)]
    public uint uOffset;

    [FieldOffset(4)]
    public IntPtr cStr;
}

Em um processo de 64 bits, os deslocamentos de tamanho e campo são diferentes. O layout correto é:

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size = 272)]
public struct STRRET_64
{
    [FieldOffset(0)]
    public uint uType;

    [FieldOffset(8)]
    public IntPtr pOleStr;

    [FieldOffset(8)]
    public uint uOffset;

    [FieldOffset(8)]
    public IntPtr cStr;
}

A falha em considerar corretamente o layout nativo em um cenário de interoperabilidade pode resultar em falhas aleatórias ou, ainda pior, cálculos incorretos.

Por padrão, os assemblies .NET podem ser executados em uma versão de 32 bits e 64 bits do runtime do .NET. O aplicativo deve aguardar até o tempo de execução para decidir quais das definições anteriores usar.

O snippet de código a seguir mostra um exemplo de como escolher entre a definição de 32 bits e 64 bits em tempo de execução.

if (IntPtr.Size == 8)
{
    // Use the STRRET_64 definition
}
else
{
    Debug.Assert(IntPtr.Size == 4);
    // Use the STRRET_32 definition
}

Exemplo SysTime

Este exemplo demonstra como passar um ponteiro para uma classe para uma função não gerenciada que espera um ponteiro para uma estrutura.

A amostra de SysTime usa a seguinte função não gerenciada, mostrada com a respectiva declaração de função original:

  • GetSystemTime exportado de Kernel32.dll.

    VOID GetSystemTime(LPSYSTEMTIME lpSystemTime);

A estrutura original passada para a função contém os seguintes elementos:

typedef struct _SYSTEMTIME {
    WORD wYear;
    WORD wMonth;
    WORD wDayOfWeek;
    WORD wDay;
    WORD wHour;
    WORD wMinute;
    WORD wSecond;
    WORD wMilliseconds;
} SYSTEMTIME, *PSYSTEMTIME;

Neste exemplo, a classe SystemTime contém os elementos da estrutura original representados como membros de classe. O atributo StructLayoutAttribute é definido para garantir que os membros sejam organizados na memória em sequência, na ordem em que aparecem.

A classe NativeMethods contém um protótipo gerenciado do método GetSystemTime, que passa a classe SystemTime como um parâmetro In/Out por padrão. O parâmetro deve ser declarado com os atributos InAttribute e OutAttribute porque as classes, que são tipos de referência, são passadas como parâmetros In por padrão. Para o chamador receber os resultados, esses atributos direcionais devem ser aplicados explicitamente. A classe App cria uma nova instância da classe SystemTime e acessa seus campos de dados.

Exemplos de Código

using namespace System;
using namespace System::Runtime::InteropServices;     // For StructLayout, DllImport

[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public ref class SystemTime
{
public:
    unsigned short year;
    unsigned short month;
    unsigned short weekday;
    unsigned short day;
    unsigned short hour;
    unsigned short minute;
    unsigned short second;
    unsigned short millisecond;
};

public class NativeMethods
{
public:
    // Declares a managed prototype for the unmanaged function using Platform Invoke.
    [DllImport("Kernel32.dll")]
    static void GetSystemTime([In, Out] SystemTime^ st);
};

public class App
{
public:
    static void Main()
    {
        Console::WriteLine("C++/CLI SysTime Sample using Platform Invoke");
        SystemTime^ st = gcnew SystemTime();
        NativeMethods::GetSystemTime(st);
        Console::Write("The Date is: ");
        Console::Write("{0} {1} {2}", st->month, st->day, st->year);
    }
};

int main()
{
    App::Main();
}
// The program produces output similar to the following:
//
// C++/CLI SysTime Sample using Platform Invoke
// The Date is: 3 21 2010

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public class SystemTime
{
    public ushort year;
    public ushort month;
    public ushort weekday;
    public ushort day;
    public ushort hour;
    public ushort minute;
    public ushort second;
    public ushort millisecond;
}

internal static class NativeMethods
{
    // Declares a managed prototype for the unmanaged function using Platform Invoke.
    [DllImport("Kernel32.dll")]
    internal static extern void GetSystemTime([In, Out] SystemTime st);
}

public class App
{
    public static void Main()
    {
        Console.WriteLine("C# SysTime Sample using Platform Invoke");
        SystemTime st = new SystemTime();
        NativeMethods.GetSystemTime(st);
        Console.Write("The Date is: ");
        Console.Write($"{st.month} {st.day} {st.year}");
    }
}

// The program produces output similar to the following:
//
// C# SysTime Sample using Platform Invoke
// The Date is: 3 21 2010

Imports System.Runtime.InteropServices

' Declares a class member for each structure element.
<StructLayout(LayoutKind.Sequential)>
Public Class SystemTime
    Public year As Short
    Public month As Short
    Public weekday As Short
    Public day As Short
    Public hour As Short
    Public minute As Short
    Public second As Short
    Public millisecond As Short
End Class

Friend Class NativeMethods
    ' Declares a managed prototype for the unmanaged function.
    Friend Declare Sub GetSystemTime Lib "Kernel32.dll" (
        <[In](), Out()> ByVal st As SystemTime)
End Class

Public Class App
    Public Shared Sub Main()
        Console.WriteLine("VB .NET SysTime Sample using Platform Invoke")
        Dim st As New SystemTime()
        NativeMethods.GetSystemTime(st)
        Console.Write($"The Date is: {st.month} {st.day} {st.year}")
    End Sub
End Class
' The program produces output similar to the following:
'
' VB .NET SysTime Sample using Platform Invoke
' The Date is: 3 21 2010

Exemplo OutArrayOfStructs

Este exemplo mostra como passar uma matriz de estruturas que contém inteiros e cadeias de caracteres como parâmetros Out para uma função não gerenciada.

Este exemplo demonstra como chamar uma função nativa usando a classe Marshal e usando código não seguro.

Esta amostra usa funções wrapper e invocações de plataforma definidas em PinvokeLib.dll, também fornecido nos arquivos de origem. Ela usa a função TestOutArrayOfStructs e a estrutura MYSTRSTRUCT2. A estrutura contém os seguintes elementos:

typedef struct _MYSTRSTRUCT2
{
   char* buffer;
   UINT size;
} MYSTRSTRUCT2;

A classe MyStruct contém um objeto de cadeia de caracteres ANSI. O campo CharSet especifica o formato ANSI. MyUnsafeStruct é uma estrutura que contém um tipo IntPtr em vez de uma cadeia de caracteres.

A classe NativeMethods contém o método de protótipo TestOutArrayOfStructs sobrecarregado. Se um método declara um ponteiro como um parâmetro, a classe deve ser marcada com a palavra-chave unsafe. Já que Visual Basic não é capaz de usar código não gerenciado, o método sobrecarregado, o modificador não seguro e a estrutura MyUnsafeStruct são desnecessários.

A classe App implementa o método UsingMarshaling, que executa todas as tarefas necessárias para passar a matriz. A matriz é marcada com a palavra-chave out (ByRef no Visual Basic) para indicar que os dados passam do receptor para o chamador. A implementação usa os seguintes métodos de classe Marshal:

  • PtrToStructure para realizar marshaling de dados do buffer não gerenciado para um objeto gerenciado.

  • DestroyStructure para liberar a memória reservada para cadeias de caracteres na estrutura.

  • FreeCoTaskMem para liberar a memória reservada para a matriz.

Como mencionado anteriormente, o C# permite código não gerenciado e o Visual Basic não. Na amostra do C#, UsingUnsafePointer é uma implementação de método alternativo que usa ponteiros em vez da classe Marshal para passar de volta a matriz que contém a estrutura MyUnsafeStruct.

Declarando Protótipos

// Declares a class member for each structure element.
[StructLayout(LayoutKind::Sequential, CharSet = CharSet::Ansi)]
public ref class MyStruct
{
public:
    String^ buffer;
    int size;
};

// Declares a structure with a pointer.
[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public value struct MyUnsafeStruct
{
public:
    IntPtr buffer;
    int size;
};

private ref class NativeMethods
{
public:
    // Declares managed prototypes for the unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    static void TestOutArrayOfStructs(int% size, IntPtr% outArray);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    static void TestOutArrayOfStructs(int% size, MyUnsafeStruct** outArray);
};

// Declares a class member for each structure element.
[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Ansi)]
public class MyStruct
{
    public string buffer;
    public int size;
}

// Declares a structure with a pointer.
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyUnsafeStruct
{
    public IntPtr buffer;
    public int size;
}

internal static unsafe class NativeMethods
{
    // Declares managed prototypes for the unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    internal static extern void TestOutArrayOfStructs(
        out int size, out IntPtr outArray);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    internal static extern void TestOutArrayOfStructs(
        out int size, MyUnsafeStruct** outArray);
}

' Declares a class member for each structure element.
<StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet:=CharSet.Ansi)>
Public Class MyStruct
    Public buffer As String
    Public someSize As Integer
End Class

Friend Class NativeMethods
    ' Declares a managed prototype for the unmanaged function.
    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Shared Sub TestOutArrayOfStructs(
        ByRef arrSize As Integer, ByRef outArray As IntPtr)
    End Sub
End Class

Chamando Funções

public ref class App
{
public:
    static void Main()
    {
        Console::WriteLine("\nUsing marshal class\n");
        UsingMarshaling();
        Console::WriteLine("\nUsing unsafe code\n");
        UsingUnsafePointer();
    }

    static void UsingMarshaling()
    {
        int size;
        IntPtr outArray;

        NativeMethods::TestOutArrayOfStructs(size, outArray);
        array<MyStruct^>^ manArray = gcnew array<MyStruct^>(size);
        IntPtr current = outArray;
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            manArray[i] = gcnew MyStruct();
            Marshal::PtrToStructure(current, manArray[i]);

            Marshal::DestroyStructure(current, MyStruct::typeid);
            //current = (IntPtr)((long)current + Marshal::SizeOf(manArray[i]));
            current = current + Marshal::SizeOf(manArray[i]);

            Console::WriteLine("Element {0}: {1} {2}", i, manArray[i]->buffer,
                manArray[i]->size);
        }
        Marshal::FreeCoTaskMem(outArray);
    }

    static void UsingUnsafePointer()
    {
        int size;
        MyUnsafeStruct* pResult;

        NativeMethods::TestOutArrayOfStructs(size, &pResult);
        MyUnsafeStruct* pCurrent = pResult;
        for (int i = 0; i < size; i++, pCurrent++)
        {
            Console::WriteLine("Element {0}: {1} {2}", i,
                Marshal::PtrToStringAnsi(pCurrent->buffer), pCurrent->size);
            Marshal::FreeCoTaskMem(pCurrent->buffer);
        }
        Marshal::FreeCoTaskMem((IntPtr)pResult);
    }
};

public class App
{
    public static void Main()
    {
        Console.WriteLine("\nUsing marshal class\n");
        UsingMarshaling();
        Console.WriteLine("\nUsing unsafe code\n");
        UsingUnsafePointer();
    }

    public static void UsingMarshaling()
    {
        int size;
        IntPtr outArray;

        NativeMethods.TestOutArrayOfStructs(out size, out outArray);
        MyStruct[] manArray = new MyStruct[size];
        IntPtr current = outArray;
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            manArray[i] = new MyStruct();
            Marshal.PtrToStructure(current, manArray[i]);

            //Marshal.FreeCoTaskMem((IntPtr)Marshal.ReadInt32(current));
            Marshal.DestroyStructure(current, typeof(MyStruct));
            current = (IntPtr)((long)current + Marshal.SizeOf(manArray[i]));

            Console.WriteLine("Element {0}: {1} {2}", i, manArray[i].buffer,
                manArray[i].size);
        }

        Marshal.FreeCoTaskMem(outArray);
    }

    public static unsafe void UsingUnsafePointer()
    {
        int size;
        MyUnsafeStruct* pResult;

        NativeMethods.TestOutArrayOfStructs(out size, &pResult);
        MyUnsafeStruct* pCurrent = pResult;
        for (int i = 0; i < size; i++, pCurrent++)
        {
            Console.WriteLine("Element {0}: {1} {2}", i,
                Marshal.PtrToStringAnsi(pCurrent->buffer), pCurrent->size);
            Marshal.FreeCoTaskMem(pCurrent->buffer);
        }

        Marshal.FreeCoTaskMem((IntPtr)pResult);
    }
}

Public Class App
    Public Shared Sub Main()
        Console.WriteLine(vbNewLine + "Using marshal class" + vbNewLine)
        UsingMarshaling()
        'Visual Basic 2005 cannot use unsafe code.
    End Sub

    Public Shared Sub UsingMarshaling()
        Dim arrSize As Integer
        Dim outArray As IntPtr

        NativeMethods.TestOutArrayOfStructs(arrSize, outArray)
        Dim manArray(arrSize - 1) As MyStruct
        Dim current As IntPtr = outArray
        Dim i As Integer

        For i = 0 To arrSize - 1
            manArray(i) = New MyStruct()
            Marshal.PtrToStructure(current, manArray(i))

            Marshal.DestroyStructure(current, GetType(MyStruct))
            current = IntPtr.op_Explicit(current.ToInt64() _
                + Marshal.SizeOf(manArray(i)))

            Console.WriteLine("Element {0}: {1} {2}", i, manArray(i).
                buffer, manArray(i).someSize)
        Next i
        Marshal.FreeCoTaskMem(outArray)
    End Sub
End Class

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