关于c＃：如果struct包含DateTime字段，为什么LayoutKind.Sequential的工作方式不同？

Why does LayoutKind.Sequential work differently if a struct contains a DateTime field?

如果结构包含日期时间字段，那么为什么layoutKind.Sequential的工作方式不同？

考虑以下代码(必须在启用"不安全"的情况下编译的控制台应用程序)：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApplication3
{
static class Program
{
static void Main()
{
Inner test = new Inner();

unsafe
{
Console.WriteLine("Address of struct =" + ((int)&test).ToString("X"));
Console.WriteLine("Address of First =" + ((int)&test.First).ToString("X"));
Console.WriteLine("Address of NotFirst =" + ((int)&test.NotFirst).ToString("X"));
}
}
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct Inner
{
public byte First;
public double NotFirst;
public DateTime WTF;
}
}

现在，如果我运行上面的代码，我会得到如下类似的输出：

结构地址=40F2CC第一个地址=40f2d4notfirst地址=40f2cc

注意，first的地址与结构的地址不同；但是notfirst的地址与结构的地址相同。

现在注释掉结构中的"datetime wtf"字段，然后再次运行它。这次，我得到的输出类似于：

结构地址=15f2e0第一个地址=15f2e0notfirst地址=15f2e8

现在"first"与结构具有相同的地址。

我发现这种行为令人惊讶，因为使用了布局类型。顺序。有人能解释一下吗？在使用COM DATETIME类型的C/C++结构互操作时，这种行为是否有任何影响？

[编辑]注意：我已经验证了当您使用marshal.structureToptr()封送结构时，数据是以正确的顺序封送的，"First"字段是第一个。这似乎表明它可以与interop一起工作。神秘的是为什么内部布局会改变——当然，内部布局从未被指定，所以编译器可以做它喜欢的事情。

[edit2]从结构声明中删除了"unsafe"(它是我所做的一些测试的剩余部分)。

[edit3]此问题的原始来源是来自msdn c论坛：

http://social.msdn.microsoft.com/forums/en-us/csharplanguage/thread/fb84bf1d-d9b3-4e91-823e-988257504b30

相关讨论

Why does LayoutKind.Sequential work differently if a struct contains a DateTime field?

这与(令人惊讶的)事实有关，DateTime本身具有布局"auto"(链接到自己提出的问题)。此代码复制了您看到的行为：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27

static class Program
{
static unsafe void Main()
{
Console.WriteLine("64-bit: {0}", Environment.Is64BitProcess);
Console.WriteLine("Layout of OneField: {0}", typeof(OneField).StructLayoutAttribute.Value);
Console.WriteLine("Layout of Composite: {0}", typeof(Composite).StructLayoutAttribute.Value);
Console.WriteLine("Size of Composite: {0}", sizeof(Composite));
var local = default(Composite);
Console.WriteLine("L: {0:X}", (long)(&(local.L)));
Console.WriteLine("M: {0:X}", (long)(&(local.M)));
Console.WriteLine("N: {0:X}", (long)(&(local.N)));
}
}

[StructLayout(LayoutKind.Auto)] // also try removing this attribute
struct OneField
{
public long X;
}

struct Composite // has layout Sequential
{
public byte L;
public double M;
public OneField N;
}

样品输出：

1
2
3
4
5
6
7

64-bit: True
Layout of OneField: Auto
Layout of Composite: Sequential
Size of Composite: 24
L: 48F050
M: 48F048
N: 48F058

如果我们从OneField中删除该属性，事情就会按预期进行。例子：

1
2
3
4
5
6
7

64-bit: True
Layout of OneField: Sequential
Layout of Composite: Sequential
Size of Composite: 24
L: 48F048
M: 48F050
N: 48F058

这些例子是用X64平台编译的(所以24的大小是8的3倍，这不足为奇)，但是用X86我们也看到了相同的"无序"指针地址。

所以我想我可以得出结论，OneField的布局(resp.在您的示例中，DateTime对包含OneField成员的结构的布局有影响，即使该复合结构本身具有Sequential布局。我不确定这是否有问题(甚至是必要的)。

根据另一个线程中HansPassant的评论，当其中一个成员是Auto布局结构时，它不再试图保持其顺序。

相关讨论

更仔细地阅读布局规则的规范。仅当对象在非托管内存中公开时，布局规则才控制布局。这意味着编译器可以随意放置字段，直到实际导出对象为止。让我有点惊讶的是，对于FixedLayout，这甚至是正确的！

关于编译器效率问题，Ian Ringrose是对的，这确实说明了这里选择的最终布局，但这与编译器忽略布局规范的原因无关。

一些人指出日期时间具有自动布局。这是你惊喜的最终来源，但原因有点模糊。auto-layout的文档说"用[auto]layout定义的对象不能暴露在托管代码之外。尝试这样做会生成一个异常。"还要注意，datetime是一个值类型。通过将具有自动布局的值类型合并到您的结构中，您无意中承诺永远不会向非托管代码公开包含结构(因为这样做会公开日期时间，并且会生成异常)。由于布局规则只管理非托管内存中的对象，并且您的对象永远不能暴露于非托管内存中，因此编译器在选择布局时不受约束，可以自由地执行任何操作。在这种情况下，它将恢复到自动布局策略，以实现更好的结构打包和对齐。

那里！不是很明显吗？

顺便说一下，所有这些在静态编译时都是可以识别的。实际上，编译器识别它是为了决定它可以忽略布局指令。在识别出它之后，编译器发出的警告似乎是正确的。实际上你没有做错什么，但是当你写了一些没有效果的东西时，别人告诉你是很有帮助的。

这里建议固定布局的各种注释通常都是很好的建议，但在这种情况下，这不一定有任何效果，因为包括datetime字段完全免除了编译器遵守布局的义务。更糟的是：编译器不需要遵守布局，但可以自由遵守布局。这意味着连续版本的clr在这方面可以自由地表现出不同的行为。

在我看来，布局的处理是CLI中的一个设计缺陷。当用户指定一个布局时，编译器不应该绕着它们跑。最好保持简单，让编译器按照命令进行操作。尤其是在布局方面。"我们都知道，聪明是一个四个字母的词。

相关讨论

回答我自己的问题(按建议)：

问："在使用COM DATETIME类型的C/C++结构互操作时，这种行为有什么影响吗？"

答：没有，因为使用编组时要尊重布局。(我用经验证明了这一点。)

问题"有人能解释吗？".

答：我仍然不确定，但是由于没有定义结构的内部表示，编译器可以做它喜欢做的事情。

您正在检查托管结构中的地址。marshal属性对托管结构中的字段排列没有保证。

它正确封送到本机结构中的原因是，使用封送值设置的属性将数据复制到本机内存中。

因此，管理结构的排列对本机结构的排列没有影响。只有属性会影响本机结构的排列。

如果使用marshal属性设置的字段以与本机数据相同的方式存储在托管数据中，那么marshal.structureToptr中就没有点，您只需通过字节复制数据即可。

相关讨论

几个因素

双打如果对齐的话会快很多
如果在打击中没有"漏洞"，CPU缓存可能工作得更好。

因此，C编译器有一些未经记录的规则，用来尝试获得结构的"最佳"布局，这些规则可以考虑结构的总大小，和/或如果它包含另一个结构等。如果您需要知道结构的布局，那么您应该自己指定它，而不是让编译器决定。

然而，layoutKind.Sequential确实会停止编译器更改字段顺序。

相关讨论

如果你要用C/C++来互操作，我会一直使用StuttDebug。我将使用显式而不是顺序，并使用fieldoffset指定每个位置。此外，添加pack变量。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Pack=1, CharSet=CharSet.Unicode)]
public struct Inner
{
[FieldOffset(0)]
public byte First;
[FieldOffset(1)]
public double NotFirst;
[FieldOffset(9)]
public DateTime WTF;
}

听起来，datetime不能以任何方式封送到字符串(bingle marshal datetime)。

包变量在C++代码中尤其重要，它可以编译在具有不同字大小的不同系统上。

我也会忽略使用不安全代码时可以看到的地址。只要编组正确，编译器做什么并不重要。