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C#【高级篇】 IntPtr是什么?怎么用?
前言
在C#编程中,当调用C++写的dll时,有时会用到IntPtr
,那IntPtr
是什么,又怎么用呢?
一、IntPtr(IntPointer)的由来
参考:https://www.cnblogs.com/cdaniu/p/15789803.html
.NET提供了一个结构体System.IntPtr专门用来代表句柄或指针。
句柄是对象的标识符,当调用这些API创建对象时,它们并不直接返回指向对象的指针,而是会返回一个32位或64位的整数值,这个在进程或系统范围内唯一的整数值就是句柄(Handle),随后程序再次访问对象,或者删除对象,都将句柄作为Windows API的参数来间接对这些对象进行操作。
- 句柄指向就是指向文件开头,在windows系统所有的东西都是文件,对象也是文件。所以句柄和指针是一样的意思。句柄是面向对象的指针的称呼。
- 指针是对存储区域的引用,该区域包含您感兴趣的一些数据。指针是面向过程编程的称呼。
intPtr类是intPointer的缩写。C#中用来取代指针,也可以说对指针进行封装。指向非托管内存。它也不常用,因为C#项目中指针都被弃用了,那指针的封装——句柄,自然也被弃用了。
但总有特殊的地方会用到指针,比如调用C++动态库之类的;所以微软贴心的为我们做了个句柄,毕竟指针用起来太难受了。
句柄是一个结构体,简单的来说,它是指针的一个封装,是C#中指针的替代者,下面我们看下句柄的定义。
从图中我们可以看到,句柄IntPtrt里包含创建指针,获取指针长度,设置偏移量等等方法,并且为了编码方便还声明了些强制转换的方法。
看了句柄的结构体定义,相信稍微有点基础的人已经明白了,在C#中,微软是希望抛弃指针而改用更优秀的intPtr代替它的。
但我们还会发现,句柄里还提供一个方法是ToPointer(),它的返回类型是Void*,也就是说,我们还是可以从句柄里拿到C++中的指针,既然,微软期望在C#中不要使用指针,那为什么还要提供这样的方法呢?
这是因为,在项目开发中总是会有极特殊的情况,比如,你有一段C++写的非常复杂、完美的函数,而将这个函数转换成C#又及其耗时,那么最简单省力的方法就是直接在C#里启用指针进行移植。
也就是说,C#支持指针,其实是为了体现它的兼容性,并不是提倡大家去使用指针。
二、IntPtr(属于结构体)的说明
参考:
https://zhidao.baidu.com/question/559571801.html
C#【高级篇】 IntPtr是什么?怎么用?
-
C#中的IntPtr类型被称之为“平台特定的整数类型”,用于本机资源,例如窗口句柄。
-
资源的大小取决于使用的硬件和操作系统,即此类型的实例在32位硬件和操作系统中将是32位,在64位硬件和操作系统中将是64位;但其大小总是足以包含系统的指针(因此也可以包含资源的名称)。
IntPtr 类型被设计成整数,其大小适用于特定平台。 -
在调用API函数时,类似含有窗口句柄参数(HANDLE)的原型函数,应显式地声明为IntPtr类型。
-
IntPtr类型对多线程操作是安全的。
-
IntPtr 类型可以由支持指针的语言使用,并可作为在支持与不支持指针的语言间引用数据的一种通用方式。
-
IntPtr 对象也可用于保持句柄。例如,IntPtr 的实例广泛地用System.IO.FileStream 类中来保持文件句柄。
、、、、、、、以下为补充、、、、、、、、、、、 -
IntPtr其实就是 HANDLE,无类型的指针。无类型的指针不能直接使用,需要传给接受它的函数。
-
托管window中的句柄,一般在window api 中使用, IntPtr a=(IntPtr)1;
例如:
一个C#程序调用Win32API mciSendString函数控制光盘驱动器,这个函数的函数原型是:
MCIERROR mciSendString(
LPCTSTR lpszCommand,
LPTSTR lpszReturnString,
UINT cchReturn,
HANDLE hwndCallback
);
首先在C#中声明这个函数:
[DllImport("winmm.dll")]
private static extern long mciSendString(string a,string b,uint c,IntPtr d);
然后用这样的方法调用:
mciSendString("set cdaudio door open", null, 0, this.Handle);
也可以使用IntPtr.Zero将句柄设置为0;
或者使用类型强制转换:
mciSendString("set cdaudio door open", null, 0, (IntPtr)0 );
或者,使用IntPtr构造函数:
IntPtr a = new IntPtr(2121);
完整代码:
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace ConsoleApp5
{
class Program
{
[DllImport("winmm.dll")]
private static extern long mciSendString(string a, string b, uint c, IntPtr d);
static void Main(string[] args)
{
int Handle = 1;
mciSendString("set cdaudio door open", null, 0, (IntPtr)Handle);
//使用IntPtr.Zero将句柄设置为0
mciSendString("set cdaudio door open", null, 0, IntPtr.Zero);
//或者使用类型强制转换
mciSendString("set cdaudio door open", null, 0, (IntPtr)0);
//或者,使用IntPtr构造函数
IntPtr a = new IntPtr(2121);
mciSendString("set cdaudio door open", null, 0, a);
Console.WriteLine("可以正确使用");
Console.ReadLine();
}
}
}
注意:
1、在C#中声明Win32API时,一定要按照WinAPI的原型来声明,不要改变它的数据类型;
2、尽量不要过多使用类型强制转换或构造函数的方式初始化一个IntPtr类型的变量,这样会使程序变得难于理解并容易出错。
三、IntPtr的使用示例
参考:C#【高级篇】 IntPtr是什么?怎么用?
特别说明:下边示例均需启动“允许不安全代码”。
项目属性——>生成——>勾选“允许不安全代码”。
1、int类型与IntPtr类型之间的转换
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace MyIntPtr
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
int nValue1 = 10;
int nValue2 = 20;
//AllocHGlobal(int cb):通过使用指定的字节数,从进程的非托管内存中分配内存。
IntPtr ptr1 = Marshal.AllocHGlobal(sizeof(int));
IntPtr ptr2 = Marshal.AllocHGlobal(sizeof(int));
//WriteInt32(IntPtr ptr, int val):将 32 位有符号整数值写入非托管内存。
//int->IntPtr
Marshal.WriteInt32(ptr1, nValue1);
Marshal.WriteInt32(ptr2, nValue2);
// ReadInt32(IntPtr ptr, int ofs):从非托管内存按给定的偏移量读取一个 32 位带符号整数
//IntPtr->int
int nVal1 = Marshal.ReadInt32(ptr1, 0);
int nVal2 = Marshal.ReadInt32(ptr2, 0);
//FreeHGlobal(IntPtr hglobal):释放以前从进程的非托管内存中分配的内存。
Marshal.FreeHGlobal(ptr1);
Marshal.FreeHGlobal(ptr2);
Console.WriteLine("Test Success");
Console.ReadLine();
}
}
}
2、string类型与IntPtr之间的转换
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace MyIntPtr
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
string str = "aa";
IntPtr strPtr = Marshal.StringToHGlobalAnsi(str);
string ss = Marshal.PtrToStringAnsi(strPtr);
Marshal.FreeHGlobal(strPtr);
Console.WriteLine("Test Success");
Console.ReadLine();
}
}
}
3、结构体与IntPtr之间的转换
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace MyIntPtr
{
class Program
{
public struct stuInfo
{
public string Name;
public string Gender;
public int Age;
public int Height;
}
static void Main(string[] args)
{
stuInfo stu = new stuInfo()
{
Name = "张三",
Gender = "男",
Age = 23,
Height = 172,
};
//获取结构体占用空间的大小
int nSize = Marshal.SizeOf(stu);
//声明一个相同大小的内存空间
IntPtr intPtr = Marshal.AllocHGlobal(nSize);
//Struct->IntPtr
Marshal.StructureToPtr(stu, intPtr, true);
//IntPtr->Struct
stuInfo Info = (stuInfo)Marshal.PtrToStructure(intPtr, typeof(stuInfo));
Console.WriteLine(Info.Name);
Console.WriteLine(Info.Gender);
Console.WriteLine(Info.Age);
Console.WriteLine(Info.Height);
Console.WriteLine("Test Success");
Console.ReadLine();
}
}
}
运行结果:
4、微软官方示例【使用托管指针来反转数组中的字符】
https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.intptr?view=net-6.0
以下示例使用托管指针来反转数组中的字符。 初始化 String 对象并获取其长度后,它将执行以下操作:
-
Marshal.StringToHGlobalAnsi
调用该方法以 ANSI (单字节) 字符的形式将 Unicode 字符串复制到非托管内存。 该方法返回一个 IntPtr 对象,该对象指向非托管字符串的开头。 转换为指向字节的指针。 -
调用该方法
Marshal.AllocHGlobal
以分配与非托管字符串占用的字节数相同的字节数。 该方法返回一个 IntPtr 对象,该对象指向非托管内存块的开头。 -
Visual Basic 示例定义一个名为
offset
等于 ANSI 字符串长度的变量。 它用于确定将 ANSI 字符串中下一个字符复制到的非托管内存中的偏移量。 由于其起始值为字符串的长度,因此复制操作会将字符串开头的字符复制到内存块的末尾。C#、F# 和 C++ 示例调用
ToPointer
该方法以获取指向字符串起始地址和非托管内存块的非托管指针,并将一个小于字符串长度的字符串添加到 ANSI 字符串的起始地址。 由于非托管字符串指针现在指向字符串的末尾,因此复制操作会将字符串末尾的字符复制到内存块的开头。 -
使用循环将字符串中的每个字符复制到非托管内存块。
-
所有示例都调用
Marshal.PtrToStringAnsi
用于将包含复制的 ANSI 字符串的非托管内存块转换为托管 UnicodeString
对象。 -
显示原始字符串和反向字符串后,所有示例都调用
FreeHGlobal
该方法以释放为非托管 ANSI 字符串分配的内存和非托管内存块。
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
class NotTooSafeStringReverse
{
static public void Main()
{
string stringA = "I seem to be turned around!";
int copylen = stringA.Length;
// Allocate HGlobal memory for source and destination strings
IntPtr sptr = Marshal.StringToHGlobalAnsi(stringA);
IntPtr dptr = Marshal.AllocHGlobal(copylen + 1);//【这里为何要加1???】
// The unsafe section where byte pointers are used.
unsafe
{
byte *src = (byte *)sptr.ToPointer();
byte *dst = (byte *)dptr.ToPointer();
if (copylen > 0)
{
// set the source pointer to the end of the string
// to do a reverse copy.
src += copylen - 1;
while (copylen-- > 0)
{
*dst++ = *src--;
}
*dst = 0;//【因为上边的copylen + 1而有这行代码】
}
}
string stringB = Marshal.PtrToStringAnsi(dptr);
Console.WriteLine("Original:\n{0}\n", stringA);
Console.WriteLine("Reversed:\n{0}", stringB);
// Free HGlobal memory
Marshal.FreeHGlobal(dptr);
Marshal.FreeHGlobal(sptr);
}
}
// The progam has the following output:
//
// Original:
// I seem to be turned around!
//
// Reversed:
// !dnuora denrut eb ot mees I
运行结果:
补充:
1、获取数组的指针(IntPtr)
通过Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(Array,Int32)
方法获得一个数组的第某个元素的内存地址。
- Array是数组
- Int32是元素的索引,第一个元素是0。
注:内存地址以字节为单位,第一个元素地址为n
,第二个为n+数据类型的字节数
。int32是4个字节,那么元素地相邻址之间差4。
例如:
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
class ConsoleApp1
{
static public void Main()
{
int[] ary = new int[] {
1, 2, 3 };
IntPtr inp = Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(ary, 0);
IntPtr inp1 = Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(ary, 1);
IntPtr inp2 = Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(ary, 2);
//内存地址以字节为单位,第一个元素地址为:n,第二个为:n+数据类型的字节数。int32是4个字节,那么元素相邻址之间差4
//每次运行结果的内存地址都不一样!!!但地址却都相差4【系统随机分配内存】
Console.WriteLine(inp.ToString());//输出的就是一串数字,就是内存地址。输出结果:n
Console.WriteLine(inp1.ToString());//输出的就是一串数字,就是内存地址。输出结果:n+4
Console.WriteLine(inp2.ToString());//输出的就是一串数字,就是内存地址。输出结果:n+8
Console.ReadLine();
}
}
第1次运行结果:
第2次运行结果:
2、获取某个变量的指针
这里就要用到C#中的指针,用unsafe {}关键字,并设置:项目属性——>生成——>勾选“允许不安全代码”。
例如:【注:和指针p相关的变量只能出现在unsafe{}内部,外部无法使用】
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
class ConsoleApp2
{
static public void Main()
{
int num = 999;
unsafe
{
int* p = # //建立指针P,指向变量num
Console.WriteLine((int)p); //num的内存地址
Console.WriteLine(*p); //引用p指向的数据,即num
IntPtr op = new IntPtr((int)p);//构造c#类型的指针
Console.WriteLine(Marshal.ReadInt32(op));//输出的是变量num的值
Console.ReadLine();
}
}
}
运行结果:
C#学习汇总 – 总目录
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