C#中实现byte[]与任意对象互换(服务端通讯专用)

C++中，我们可以非常方便的将网络通讯接收来的char*缓冲区转成任意类型的结构体，并从中提取必要信息，只需要一个结构体类型指针的强制转换即可。

但是在C#中，所有涉及到内存及指针的操作均被判定为不安全操作，使得上述机制的实现变得复杂化。

要在C#中便捷的实现网络通讯缓冲区byte[]与任意类型对象的相互转换，常用的方法大致有三：

1.序列化与反序列化

1. public static byte[] ObjectToBytes(object obj)  
2. {  
3.     using (MemoryStream ms = new MemoryStream())  
4.     {  
5.         IFormatter formatter = new BinaryFormatter();  
6.         formatter.Serialize(ms, obj);  
7.         return ms.GetBuffer();  
8.     }  
9. }  
10.   
11. public static object BytesToObject(byte[] Bytes)  
12. {  
13.     using (MemoryStream ms = new MemoryStream(Bytes))  
14.     {  
15.         IFormatter formatter = new BinaryFormatter();  
16.         return formatter.Deserialize(ms);  
17.     }  
18. }  

注意：传入的结构体类型一定是“可序列化的(Serializable)”

优点：安全可靠

使用这种方法一般不会产生其他的副作用，其安全度在C#的可控范围之内。

缺点：浪费资源、效率偏低

使用这种方法会造成不必要的资源浪费：

struct原有大小 序列化之后的byte[]大小

100                   256
800                   1024
1000                 2048
3000                 4096
6000                 8192
10000               16384

产生出不必要的冗余数据，效率的降低将是必然结果。

 

2.内存流配合BitConvert

BitConvert类提供了丰富的byte[]与其他基础类型(Int16、Int32等)间的互换方法。

byte[]转成特定struct时，需要实现new一个新的struct。之后借助BitConvert将接收来的byte[]缓冲区特定段按照struct各部分定义转化为相应类型，并赋值给struct成员。反之亦然。

优点：安全可靠，性能可观

使用这种方法一般不会产生其他的副作用，其安全度在C#的可控范围之内。

缺点：资源浪费，不易实现

使用这种方法造成了额外的内存申请与复制。

另外，针对每种特定类型的数据包，需要提供特定的包解析与生成机制。

可以考虑通过包类型间的继承关系降低后期维护的难度。比如：定义一种基类型的数据包，子类数据包继承基类数据包的成员，并重写基类的解析与生成方法等等。

 

 

3.Marshal

该类对外提供了一个方法集，这些方法用于分配非托管内存、复制非托管内存块、将托管类型转换为非托管类型，此外还提供了在与非托管代码交互时使用的其他杂项方法。

1. public static byte[] StructToBytes(Object obj)  
2. {  
3.     int size = Marshal.SizeOf(obj);  
4.     byte[] bytes = new byte[size];  
5.     IntPtr arrPtr = Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(bytes, 0);  
6.     Marshal.StructureToPtr(obj, arrPtr, true);  
7.     return bytes;  
8. }  
9.   
10. public static Object BytesToStruct(byte[] bytes,Type StructStyle)  
11. {  
12.     IntPtr arrPtr = Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(bytes, 0);  
13.     return Marshal.PtrToStructure(arrPtr, StructStyle);  
14. }  

net 4.0 实现方法：

1. /// 
     
2. /// 由结构体转换为byte数组  
3. ///   
4. public static byte[] StructureToByte(T structure)  
5. {  
6.     int size = Marshal.SizeOf(typeof(T));  
7.     byte[] buffer = new byte[size];  
8.     IntPtr bufferIntPtr = Marshal.AllocHGlobal(size);  
9.     try  
10.     {  
11.         Marshal.StructureToPtr(structure, bufferIntPtr, true);  
12.         Marshal.Copy(bufferIntPtr, buffer, 0, size);  
13.     }  
14.     finally  
15.     {  
16.         Marshal.FreeHGlobal(bufferIntPtr);  
17.     }  
18.     return buffer;  
19. }  
20.   
21. /// 
      
22. /// 由byte数组转换为结构体  
23. ///   
24. public static T ByteToStructure(byte[] dataBuffer)  
25. {  
26.     object structure = null;  
27.     int size = Marshal.SizeOf(typeof(T));  
28.     IntPtr allocIntPtr = Marshal.AllocHGlobal(size);  
29.     try  
30.     {  
31.         Marshal.Copy(dataBuffer, 0, allocIntPtr, size);  
32.         structure = Marshal.PtrToStructure(allocIntPtr, typeof(T));  
33.     }  
34.     finally  
35.     {  
36.         Marshal.FreeHGlobal(allocIntPtr);  
37.     }  
38.     return (T)structure;  
39. }  

优点：高效、易实现

这个方法的实际效果与C++类似，不存在额外的内存申请及拷贝动作。

缺点：不安全、功能受限

1> 某些特殊情况下，该方法会失效。

2> 由于涉及到了与非托管内存间的转换，安全度降低。

3> C#中的Struct功能弱化，无法有效组织数据包继承关系。

4> 在一些特有环境下，Marshal的权限并未全部公开，比如Silverlight。