前言

关于 Marshal，中文名 封送，指 .NET 运行时 (CLR) 与非托管代码 (Managed <-> Unmanaged) 交互 (Interoperability) 时双向传输对象的机制。

封送主要有自动和手动两种。如果我们直接在导入函数签名或结构体等中声明 非 Blittable 类型，在互操作时 CLR 会自动处理；相对的，如果我们声明为 IntPtr，特别是涉及到指针的，此时就需要我们调用 System.Runtime.InteropServices.Marshal 这个静态类中一系列的方法来手动管理内存分配以及封送。

在 Interop 中，我们通常会定义一大堆结构体，这其实是可以理解的。但是，如果我们遇到了以下特殊场景，就得用特殊手段了：(点击链接可以跳转到相应的部分)

• 我只要求有这个类型就行，不关心其中的字段【空结构体的神奇用法】
• 我只从非托管到托管封送 (单向) 且只需要其中少量的字段，不想定义一个完整的结构体【不定义直接访问字段】

空结构体的神奇用法

场景：使用 WinForms 自带的方法将 LOGFONT 转为 Font。(在 自定义 Font/ColorDialog 等常用对话框样式 中提到过)
示例代码：链接

这是 LOGFONT 的定义：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Unicode)]
public struct LOGFONT
{
    public int lfHeight;
    public int lfWidth;
    public int lfEscapement;
    public int lfOrientation;
    public int lfWeight;
    public byte lfItalic;
    public byte lfUnderline;
    public byte lfStrikeOut;
    public byte lfCharSet;
    public byte lfOutPrecision;
    public byte lfClipPrecision;
    public byte lfQuality;
    public byte lfPitchAndFamily;

    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 32)]
    public string lfFaceName;
}

如果你需要把它转换为 Font 类型使用，以及将 Font 转换为 LOGFONT，可以用以下方法：

public readonly Font ToFont()
{
    using var tmp = Font.FromLogFont(this);
    return new(tmp.FontFamily, tmp.SizeInPoints, tmp.Style, GraphicsUnit.Point, tmp.GdiCharSet, tmp.GdiVerticalFont);
}

public static LOGFONT FromFont(Font font)
{
    object lfobj = new LOGFONT();
    font.ToLogFont(lfobj);
    return (LOGFONT)lfobj;
}

可以看到，上述两个方法都没有用到 LOGFONT 的任何一个字段就完成了与 Font 的相互转换，那我们是否可以将字段全部省略呢？

但是省略之后，结构体就空了，也就是没有大小了，传入导入函数必定会出错。

如果你在写 StructLayout 特性时好奇过我们几乎不会用到的 Size 属性：

想必你已经突然意识到这个 Size 是干什么的了，也就是指定该结构的绝对大小，不受操作系统、字符集等的影响。有了这个，CLR 就会用我们定义的大小，而不是帮我们计算。

也就是说我们删除 LOGFONT 所有字段后再显式指定 Size 属性就行，只要大小对的上，传入到函数就基本不会有问题。

那 LOGFONT 的大小怎么获取呢？我们可以调用一下 Marshal.SizeOf 方法 (先别删除所有字段)：

当然如果你也可以手动计算：5个int+8个byte+32个宽字符=4x5+1x8+2x32=92。

除此之外如果你的 Visual Studio 安装了 C++ 以及 Windows SDK，你可以直接打开 LOGFONT 结构体所在头文件，并将光标悬停在类型名上，你就会发现：

于是我们就知道了 LOGFONT 的 Size 是 92，保险起见我们还是再指定字符集为 Unicode。完整代码如下：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Unicode, Size = 92)]
public struct LOGFONT
{
    public readonly Font ToFont()
    {
        using var tmp = Font.FromLogFont(this);
        return new(tmp.FontFamily, tmp.SizeInPoints, tmp.Style, GraphicsUnit.Point, tmp.GdiCharSet, tmp.GdiVerticalFont);
    }

    public static LOGFONT FromFont(Font font)
    {
        object lfobj = default(LOGFONT);
        font.ToLogFont(lfobj);
        return (LOGFONT)lfobj;
    }
}

是不是感觉非常简洁？

不定义直接访问字段

场景：使用 NMHDR 和 NMCUSTOMDRAW 控制 ListView 自绘行为 (在 从零开始让你的 WinForms 应用程序也用上原生深色主题 中提到过)
示例代码：链接

这是 NMHDR 和 NMCUSTOMDRAW 的定义：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct NMHDR
{
    public IntPtr hWndFrom;
    public IntPtr idFrom;
    public int code;
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct NMCUSTOMDRAW
{
    public NMHDR hdr;
    public int dwDrawStage;
    public IntPtr hdc;
    public RECT rc;
    public IntPtr dwItemSpec;
    public uint uItemState;
    public IntPtr lItemlParam;
}

并通过以下代码来控制 ListView 自绘

protected override void WndProc(ref Message m)
{
    if (m.Msg == WM_NOTIFY &&
        Marshal.PtrToStructure<NMHDR>(m.LParam).code == NM_CUSTOMDRAW)
    {
        var nmcd = Marshal.PtrToStructure<NMCUSTOMDRAW>(m.LParam);

        switch (nmcd.dwDrawStage)
        {
            case CDDS_PREPAINT:
                m.Result = new(CDRF_NOTIFYITEMDRAW);
                return;
            case CDDS_ITEMPREPAINT:
                SetTextColor(nmcd.hdc, Color.White);
                m.Result = new(CDRF_DODEFAULT);
                return;
        }
    }

    base.WndProc(ref m);
}

可以看到我们定义的结构体字段还是比较多的，且只从非托管拷贝，读取其中字段，不需要我们创建实例。因此就显得不必大费周章地去定义结构体。

那有没有办法能够不定义，就能读取到字段呢？还真有。

如果我们知道了指向该结构体的指针 (m.LParam)，并知道想要的字段在哪个地方 (偏移)，以及字段的类型 (决定了要读多少内存)，那么是不是就可以拿到字段的值了？

我们要获取的字段及类型有

• int NMHDR.code
• int NMCUSTOMDRAW.dwDrawStage
• IntPtr NMCUSTOMDRAW.hdc

在 Marshal 类中，有这样的一些方法：(未列举未在本场景使用的方法)

public unsafe static int ReadInt32(IntPtr ptr, int ofs);

public static IntPtr ReadIntPtr(IntPtr ptr, int ofs);

这些方法允许我们传入指针，以及偏移，就能拿到相应的对象。这不就是我们想要的吗？

这里又有一个新问题，我们应该怎么样才能得到字段的偏移？

不用担心，Marshal 也有对应的方法 OffsetOf，以 NMHDR.code 为例：

同样的，像前面看 LOGFONT 的大小一样，Visual Studio 也能直接看到结构体的各字段偏移。我们还是先把光标悬停在 NMHDR 的类型名上，点击内存布局 (Memory Layout)，会弹出一个标签页，如下：

这样一来，我们就得到了所需字段的偏移，于是我们现在就可以删除那两个结构体的定义了，完整代码如下：

protected override void WndProc(ref Message m)
{
    if (m.Msg == WM_NOTIFY &&
        Marshal.ReadInt32(m.LParam, 16) == NM_CUSTOMDRAW)
    {
        switch (Marshal.ReadInt32(m.LParam, 24))
        {
            case CDDS_PREPAINT:
                m.Result = new(CDRF_NOTIFYITEMDRAW);
                return;
            case CDDS_ITEMPREPAINT:
                SetTextColor(Marshal.ReadIntPtr(m.LParam, 32), Color.White);
                m.Result = new(CDRF_DODEFAULT);
                return;
        }
    }

    base.WndProc(ref m);
}

总结

• 省略结构体字段时注意在 StructLayout 上指定 Size 属性，确保封送后内存大小与 API 定义一致，其值必须是字段完整前提下获取到的。
• 使用 Marshal.Read* 系列方法可以不用定义结构体类型就能拿到其中的字段，注意非托管类型与托管类型的映射。