将C++类转为C#托管类遇构造函数及容器转换问题求助

尝试将C++的memoryTest类转换为C#托管结构体__CClass，调用构造函数时抛出System.Runtime.InteropServices.MarshalDirectiveException，提示“Cannot marshal 'parameter #1': Pointers cannot reference marshaled structures. Use ByRef instead.”，同时不清楚如何转换std::shared_ptr和std::deque<std::vector<int>>类型。

原代码 #

C++类代码 #

class memoryTest
{
public:
    std::shared_ptr<void> object_ptr;
    std::deque<std::vector<int>> prev_vec_deque;
    std::string _cfg, _weight;
    int cur_id;
    float nms;
    bool wait_stream;
};

C#托管结构体代码 #

public unsafe struct __CClass
{
    //IntPtr* _vtable;
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 0x2)]
    IntPtr[] shared_ptr_0;
    [MarshalAs(UnmanagedType.Struct, SizeConst = 0x5)]
    List<bbox_t[]> tracking_id;
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 0x28)]
    public byte[] portText1;
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 0x28)]
    public byte[] portText2;
    int cur_id;
    float nms;
    bool wait_stream;
};

调用代码 #

_cpp = (__CClass*)Marshal.AllocHGlobal((IntPtr)(sizeof(__CClass)));
RtlZeroMemory((IntPtr)_cpp, (UIntPtr)sizeof(__CClass));           
// 调用构造函数 _CClass_Constructor(_cpp, configurationFilename, weightsFilename, 0, 1);

问题解决 #

1. 修复MarshalDirectiveException异常 #

异常原因是直接传递结构体指针给非托管函数，CLR无法直接封送指向托管结构体的指针。解决方式：

• 放弃强制转换为__CClass*，直接使用IntPtr传递分配好的非托管内存地址。
• 修正后的调用代码：

IntPtr cppInstance = Marshal.AllocHGlobal(Marshal.SizeOf(typeof(__CClass)));
RtlZeroMemory(cppInstance, (UIntPtr)Marshal.SizeOf(typeof(__CClass)));
// 构造函数声明中第一个参数类型设为IntPtr，直接传cppInstance
_CClass_Constructor(cppInstance, configurationFilename, weightsFilename, 0, 1);

2. 处理std::shared_ptr的转换 #

std::shared_ptr是C++智能指针，内部结构依赖编译器实现，不能直接用固定大小数组模拟：

• 在C#结构体中将其视为不透明指针，用IntPtr表示：

IntPtr object_ptr;

• 如需操作该指针，必须在C++层封装导出函数（如获取对象、释放资源等），C#通过这些函数间接操作，不直接触碰内部结构。

3. 处理std::deque<std::vector>的转换 #

std::deque和std::vector是动态容器，内存布局与C#的List完全不兼容：

• 在C#结构体中用IntPtr作为容器的不透明引用：

IntPtr prev_vec_deque;

• 在C++层编写导出函数（如GetDequeSize、GetVectorAt、AddVectorToDeque），供C#调用以实现对容器的操作。

4. 修正std::string的映射 #

std::string是动态字符串，不能用固定大小字节数组映射：

• 在C#结构体中用IntPtr表示：

IntPtr _cfg;
IntPtr _weight;

• 通过C++导出函数将字符串内容复制到C#缓冲区，或者返回const char*供C#用Marshal.PtrToStringAnsi转换。

修正后的C#结构体示例 #

public struct __CClass
{
    IntPtr object_ptr;
    IntPtr prev_vec_deque;
    IntPtr _cfg;
    IntPtr _weight;
    int cur_id;
    float nms;
    bool wait_stream;
};

内容的提问来源于stack exchange，提问作者flydream