浅析C#引用类型数组

在 C/C++ 代码中，大量掺杂着包括普通类型和数组的结构，如定义 PE 文件头结构的 IMAGE_OPTIONAL_HEADER 结构定义如下：

typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {  
DWORD VirtualAddress;  
DWORD Size;  
}  
IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;  
#define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES 16  
typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {  
WORD Magic;  
DWORD NumberOfRvaAndSizes;  
IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];  
}  

在 C/C++ 中这样在结构中使用数组是完全正确的，因为这些数组将作为整个结构的一部分，在对结构操作时直接访问结构所在内存块。但在 C# 这类语言中，则无法直接如此使用，因为数组是作为一种特殊的C#引用类型数组存在的，如定义：

public struct IMAGE_DATA_DIRECTORY  
{  
public uint VirtualAddress;  
public uint Size;  
}  
public struct IMAGE_OPTIONAL_HEADER  
{  
public const int IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES = 16;  
public ushort Magic;  
public uint NumberOfRvaAndSizes;  
public IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];  
}  

如果改用 C#引用类型数组的似定义语法，如

public struct IMAGE_OPTIONAL_HEADER  
{  
public const int IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES = 16;  
public ushort Magic;  
public uint NumberOfRvaAndSizes;  
public IMAGE_DATA_DIRECTORY[] DataDirectory = 
new IMAGE_DATA_DIRECTORY[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];  
}  

因为结构内是不能够有引用类型的初始化的，这与 class 的初始化工作不同。如此一来只能将数组的初始化放到构造函数中，而且结构还不能有无参数的缺省构造函数，真是麻烦，呵呵

public struct IMAGE_OPTIONAL_HEADER  
{  
public const int IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES = 16;  
 
public ushort Magic;  
 
public uint NumberOfRvaAndSizes;  
 
public IMAGE_DATA_DIRECTORY[] DataDirectory;  
 
public IMAGE_OPTIONAL_HEADER(IntPtr ptr)  
{  
Magic = 0;  
NumberOfRvaAndSizes = 0;  
 
DataDirectory = new IMAGE_DATA_DIRECTORY[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];  
}  
}  

这样一来看起来似乎能使了，但如果使用 Marshal.SizeOf(typeof(IMAGE_OPTIONAL_HEADER)) 看看就会发现，其长度根本就跟 C/C++ 中定义的长度不同。问题还是在于结构中数组，虽然看起来此数组是定义在结构内，但实际上在此结构中只有一个指向 IMAGE_DATA_DIRECTORY[] 数组类型的指针而已，本应保存在 DataDirectory 未知的数组内容，是在托管堆中。
于是问题就变成如何将C#引用类型数组，放在一个值类型的结构中。

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