今天遇到有人提到结构体和byte数组互转的问题,我就顺便拿来水一篇。这是一个冷门的问题,估计使用的人不多。既然有需求,应该就有使用场景,那就顺便整一波。 为了达到效果,结构体、复杂结构体嵌套等都能实现转换,我就顺便做了个包更新来提供使用和下面的说明。 首先引入nuget包 Wesky.Net.OpenTools 的最新版 新建几个结构体做实验。结构体结构如下所示,做四个层级的嵌套,包括数组、基础类型、结构体数组和嵌套等。 使用方式: 对结构体属性进行赋值等操作,模拟一个我们要做的对象数据。 实例化一个转换器 转换器选择方式有两种,一种针对基础类型的操作,用Marshal自带的方法进行实现。另一种为复杂类型的转换实现。此处主要演示第二种(上面结构体会自动选择第二种转换器) 转换器选择内部实现源码如下:
1 /// <summary> 2 /// 提供结构体转换器的工厂类。 3 /// Provides a factory class for structure converters. 4 /// </summary> 5 public class StructConvertFactory 6 { 7 /// <summary> 8 /// 根据结构体类型的复杂性选择合适的转换器。 9 /// Selects an appropriate converter based on the complexity of the structure type. 10 /// </summary> 11 /// <typeparam name="T">要为其创建转换器的结构体类型。</typeparam> 12 /// <returns>返回符合结构体类型特性的转换器实例。</returns> 13 /// <remarks> 14 /// 如果结构体包含复杂字段,则返回一个基于反射的转换器,否则返回一个基于内存操作的转换器。 15 /// If the structure contains complex fields, a reflection-based converter is returned; otherwise, a memory operation-based converter is provided. 16 /// </remarks> 17 public static IStructConvert CreateConvertor<T>() where T : struct 18 { 19 // 判断结构体类型T是否包含复杂字段 20 if (HasComplexFields(typeof(T))) 21 { 22 // 返回反射方式实现的结构体转换器 23 return new StructConvert(); 24 } 25 else 26 { 27 // 返回Marshal自带的操作方式实现的结构体转换器 28 return new MarshalConvert(); 29 } 30 } 31 32 /// <summary> 33 /// 验证指定类型的字段是否包含复杂类型。 34 /// Verifies whether the fields of the specified type contain complex types. 35 /// </summary> 36 /// <param name="type">要检查的类型。</param> 37 /// <returns>如果包含复杂类型字段,则返回true;否则返回false。</returns> 38 /// <remarks> 39 /// 复杂类型包括数组、类以及非基本的值类型(如结构体),但不包括decimal。 40 /// Complex types include arrays, classes, and non-primitive value types such as structures, but exclude decimal. 41 /// </remarks> 42 private static bool HasComplexFields(Type type) 43 { 44 foreach (var field in type.GetFields(BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance)) 45 { 46 if (field.FieldType.IsArray || field.FieldType.IsClass || 47 (field.FieldType.IsValueType && !field.FieldType.IsPrimitive && 48 field.FieldType != typeof(decimal))) 49 { 50 return true; 51 } 52 } 53 return false; 54 } 55 }
转换器都继承自IStructConvert接口,IStructConvert接口定义如下
1 /// <summary> 2 /// IStructConvert 接口,提供结构体与字节数组之间的序列化和反序列化功能。 3 /// IStructConvert interface, providing serialization and deserialization functionality between structures and byte arrays. 4 /// </summary> 5 public interface IStructConvert 6 { 7 /// <summary> 8 /// 将字节数组反序列化为结构体。 9 /// Deserializes a byte array into a structure. 10 /// </summary> 11 /// <typeparam name="T">结构体的类型。</typeparam> 12 /// <param name="data">包含结构体数据的字节数组。</param> 13 /// <returns>反序列化后的结构体实例。</returns> 14 byte[] StructToBytes<T>(T structure) where T : struct; 15 16 /// <summary> 17 /// 将结构体实例转换为字节数组。 18 /// Converts a structure instance into a byte array. 19 /// </summary> 20 /// <typeparam name="T">要转换的结构体类型,必须是值类型。</typeparam> 21 /// <param name="structure">要转换的结构体实例。</param> 22 /// <returns>表示结构体数据的字节数组。</returns> 23 T BytesToStruct<T>(byte[] data) where T : struct; 24 }
所以下面我们可以直接调用转换器的这两个方法来实现数据的转换: 设置断点,执行程序。监视到byte数组的data数据有77个元素 继续监控数组数据转换回来的数据,可以对比到对象的数据和上面定义的内容是一致的,说明数据转换成功。 其他核心代码——MarshalConvert类转换器代码:
1 /// <summary> 2 /// 实现IStructConvert接口,提供结构体与字节数组间的基本转换功能。 3 /// Implements the IStructConvert interface to provide conversion between structures and byte arrays. 4 /// </summary> 5 public class MarshalConvert : IStructConvert 6 { 7 /// <summary> 8 /// 将字节数组转换为指定类型的结构体实例。 9 /// Converts a byte array into an instance of the specified type of structure. 10 /// </summary> 11 /// <typeparam name="T">要转换的结构体类型,必须是值类型。</typeparam> 12 /// <param name="data">包含结构体数据的字节数组。</param> 13 /// <returns>转换后的结构体实例。</returns> 14 public T BytesToStruct<T>(byte[] data) where T : struct 15 { 16 T structure; 17 // 计算结构体类型T的内存大小 18 // Calculate the memory size of the structure type T 19 int size = Marshal.SizeOf(typeof(T)); 20 // 分配相应大小的内存缓冲区 21 // Allocate a memory buffer of the appropriate size 22 IntPtr buffer = Marshal.AllocHGlobal(size); 23 try 24 { 25 // 将字节数组复制到分配的内存中 26 // Copy the byte array to the allocated memory 27 Marshal.Copy(data, 0, buffer, size); 28 // 将内存缓冲区转换为指定的结构体 29 // Convert the memory buffer to the specified structure 30 structure = Marshal.PtrToStructure<T>(buffer); 31 } 32 finally 33 { 34 // 释放内存缓冲区 35 // Free the memory buffer 36 Marshal.FreeHGlobal(buffer); 37 } 38 return structure; 39 } 40 41 /// <summary> 42 /// 将结构体实例转换为字节数组。 43 /// Converts a structure instance into a byte array. 44 /// </summary> 45 /// <typeparam name="T">要转换的结构体类型,必须是值类型。</typeparam> 46 /// <param name="structure">要转换的结构体实例。</param> 47 /// <returns>表示结构体数据的字节数组。</returns> 48 public byte[] StructToBytes<T>(T structure) where T : struct 49 { 50 // 计算结构体实例的内存大小 51 // Calculate the memory size of the structure instance 52 int size = Marshal.SizeOf(structure); 53 byte[] array = new byte[size]; 54 // 分配相应大小的内存缓冲区 55 // Allocate a memory buffer of the appropriate size 56 IntPtr buffer = Marshal.AllocHGlobal(size); 57 try 58 { 59 // 将结构体实例复制到内存缓冲区 60 // Copy the structure instance to the memory buffer 61 Marshal.StructureToPtr(structure, buffer, false); 62 // 将内存缓冲区的数据复制到字节数组 63 // Copy the data from the memory buffer to the byte array 64 Marshal.Copy(buffer, array, 0, size); 65 } 66 finally 67 { 68 // 释放内存缓冲区 69 // Free the memory buffer 70 Marshal.FreeHGlobal(buffer); 71 } 72 return array; 73 } 74 }
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