C#中VirtualAlloc分配内存后写入字节数组读取异常求助

在C#中使用VirtualAlloc分配虚拟内存后，通过Marshal.Copy写入字节数组，但从同一地址读取时得到错误数据。原代码如下：

byte[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

Console.WriteLine("arr: ");
for (int i = 0; i < arr.Length; i++){ 
    Console.Write("0x{0:X2} , ", arr[i]);
}
Console.WriteLine("");

UInt32 codeAddr = VirtualAlloc(0, (UInt32)arr.Length, MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
Console.WriteLine("Code Address: 0x{0:X8}",codeAddr);

Marshal.Copy(arr, 0, (IntPtr) (codeAddr), arr.Length);

Console.WriteLine("arr at 0x{0:X8}: ",codeAddr);  
byte value=0;
for (int i = 0; i < arr.Length; i++){
    value = Marshal.ReadByte(codeAddr, i);
    Console.Write("0x{0:X2} , ", value);
}
Console.WriteLine("");

运行输出：

C:\Users\thm\Desktop>koko.exe 
arr:
0x01 , 0x02 , 0x03 , 0x04 , 0x05 , 0x06 , 0x07 , 0x08 , 0x09 , 0x0A ,
Code Address: 0x00770000
arr at 0x00770000:
0x00 , 0x00 , 0x77 , 0x00 , 0x0A , 0xD5 , 0x0A , 0x00 , 0xB7 , 0x46 ,

问题原因 #

错误核心在Marshal.ReadByte(codeAddr, i)这一行：

• Marshal.ReadByte有两个重载：ReadByte(IntPtr ptr, int offset)（读取指定非托管内存地址的字节）和ReadByte(Object obj, int offset)（读取托管对象内存中指定偏移的字节）。
• 你传入的codeAddr是UInt32类型，会被匹配到ReadByte(Object, int)重载，此时函数会把codeAddr当作一个托管值类型对象，读取的是该对象在托管堆中的内存数据，而非你通过VirtualAlloc分配的虚拟内存地址。

另外，用UInt32存储内存地址在64位系统下存在风险——64位地址长度超出UInt32的范围，会导致地址截断，引发更严重的错误。

修复方案 #

1. 使用IntPtr类型存储内存地址（IntPtr是专门适配32/64位系统的内存地址存储类型）。
2. 调用Marshal.ReadByte时，确保传入IntPtr类型的地址。

修复后的代码：

byte[] arr = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};

Console.WriteLine("arr: ");
for (int i = 0; i < arr.Length; i++){ 
    Console.Write("0x{0:X2} , ", arr[i]);
}
Console.WriteLine("");

// 用IntPtr存储内存地址
IntPtr codeAddr = VirtualAlloc(IntPtr.Zero, (UInt32)arr.Length, MEM_COMMIT, PAGE_READWRITE);
Console.WriteLine("Code Address: 0x{0:X8}",codeAddr);

Marshal.Copy(arr, 0, codeAddr, arr.Length);

Console.WriteLine("arr at 0x{0:X8}: ",codeAddr);  
byte value=0;
for (int i = 0; i < arr.Length; i++){
    // 传入IntPtr类型的地址
    value = Marshal.ReadByte(codeAddr, i);
    Console.Write("0x{0:X2} , ", value);
}
Console.WriteLine("");

修复后运行，读取的字节序列会和写入的完全一致。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Amr Alasmer