相当于C#中C++的reinterpret_cast

Question

我想知道 C# 中 C++ 的

reinterpret_cast

相当于什么！？

这是我的样本：

class Base
{
    protected int counter = 0;
}

class Foo : Base
{
    public int Counter
    {
        get { return counter; }
    }
}

Base b = new Base();
Foo f = b as Foo; // f will be null

我不反对为什么

f

将为空，因为它应该是空的。但如果是 C++，我可以编写

Foo f = reinterpret_cast<Foo>(b);

并得到我想要的东西。我该怎么做才能在 C# 中实现相同的目标？

PS。我假设

Base

和

Foo

在数据方面是一致的。

[更新]

这是一个简单的场景，其中

reinterpret_cast

可能会有所帮助：

考虑编写一个 XXX-RPC 库，您无法控制传入参数或要调用的服务的签名。您的图书馆应该使用给定的参数调用所请求的服务。如果 C# 支持

reinterpret_cast

，我可以简单地将

reinterpret_cast

给定参数转换为预期参数并调用服务。

Answer 1

这有效。是的，它就像你所能想象的那样邪恶并且那么可怕。

static unsafe TDest ReinterpretCast<TSource, TDest>(TSource source)
{
    var sourceRef = __makeref(source);
    var dest = default(TDest);
    var destRef = __makeref(dest);
    *(IntPtr*)&destRef = *(IntPtr*)&sourceRef;
    return __refvalue(destRef, TDest);
}

需要注意的一件事是，如果您将

T[]

投射到 和

U[]

:

• 如果

  T

  大于

  U

  ，边界检查将阻止您访问超过

  U

   原始长度的 

  T[]
元素
• 如果

  T

  小于

  U

  ，边界检查将允许您读取最后一个元素（实际上是缓冲区溢出漏洞）

Answer 2

讨论

正如一些答案所指出的，.Net 在问题范围内严格执行类型安全。

reinterpret_cast

本质上是一种不安全的操作，因此实现该操作的可能方法是通过反射或序列化，而两者是相关的。

正如您在更新中提到的，可能的用途可能是 RPC 框架。无论如何，RPC 库通常使用序列化/反射，并且有几个可用的：

• protobuf-远程
• msgpack-rpc-cli

所以，你可能不想自己写一个。

如果您的类

Base

将使用公共属性，您可以使用AutoMapper：

class Base
{
    public int Counter { get; set; }
    // ...
}

...

AutoMapper.Mapper.CreateMap<Base, Foo>();
Foo foo = AutoMapper.Mapper.Map<Foo>(b);

其中

Foo

根本不需要从

Base

导出。它只需要具有您想要映射到的属性即可。但同样，您可能根本不需要两种类型 - 重新思考架构可能是解决方案。

通常，不需要使用

reinterpret_cast

，通过一个干净的架构，可以很好地适应 .Net Framework 中使用的模式。如果您仍然坚持拥有类似的东西，这里有一个使用紧凑序列化库protobuf-net的解决方案。

序列化解决方案

您的课程：

using System;
using System.IO;
using ProtoBuf;
using ProtoBuf.Meta;

[ProtoContract]
[ProtoInclude(3, typeof(Foo))]
class Base
{
    [ProtoMember(1)]
    protected int counter = 0;

    public Base(int c) { counter = c; }
    public Base() { }
}

[ProtoContract]
class Foo : Base
{
    public int Counter { get { return counter; } }
}

以及一个可运行的序列化-反序列化示例：

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Base b = new Base(33);
        using (MemoryStream stream = new MemoryStream())
        {
            Serializer.Serialize<Base>(stream, b);
            Console.WriteLine("Length: {0}", stream.Length);
            stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
            Foo f=new Foo();
            RuntimeTypeModel.Default.Deserialize(stream, f, typeof(Foo));
            Console.WriteLine("Foo: {0}", f.Counter);
        }
    }
}

输出

Length: 2
Foo: 33

如果您不想在合约中声明派生类型，请参阅此示例...

如您所见，序列化非常紧凑。

如果你想使用更多字段，你可以尝试字段的隐式序列化：

[ProtoContract(ImplicitFields = ImplicitFields.AllFields)]

通用的

reinterpret_cast

肯定可以通过此序列化解决方案或直接通过反射来实现，但我目前不会投入时间。

Answer 3

您也许能够在 C# 中使用

unsafe

块和

void*

实现类似的行为：

unsafe static TResult ReinterpretCast<TOriginal, TResult>(this TOriginal original)
    where TOriginal : struct
    where TResult : struct
{
    return *(TResult*)(void*)&original;
}

用途：

Bar b = new Bar();
Foo f = b.ReinterpretCast<Foo>();
f = ReinterpretCast<Foo>(b); // this works as well

未测试。

我想，结构约束使你的问题无效，但它们是必要的，因为类是由 GC 管理的，所以你不允许拥有指向它们的指针。

Answer 4

如果 Foo 和 Bar 是结构体，你可以这样做

    [System.Runtime.InteropServices.StructLayout(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Explicit)]
    public class MyFooBarHelper
    {
        [System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(0)] public Foo theFoo;
        [System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(0)] public Bar theBar;            
    }

但我不确定这是否适用于物体。

Answer 5

C# 的类型系统中没有允许您执行此操作的漏洞。它知道事物是什么类型，并且不允许您转换为不同的类型。其原因相当明显。当您向 Foo 添加字段时会发生什么？

如果你想要一个 Foo 类型，你需要创建一个 Foo 类型。更好的方法可能是创建一个 Foo 类型的构造函数，它以 Base 作为参数。

Answer 6

这是我的“实现”

[System.Runtime.CompilerServices.MethodImpl(System.Runtime.CompilerServices.MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
    public unsafe static TResult ReinterpretCast<TOriginal, TResult>(/*this*/ TOriginal orig)
        //refember ReferenceTypes are references to the CLRHeader
        //where TOriginal : struct
        //where TResult : struct
    {
        return Read<TResult>(AddressOf(orig));
    }

确保您在调用它时知道自己在做什么，尤其是引用类型。

Answer 7

由于 b 只是 Base 的一个实例，因此您永远无法将其转换为 Foo 的非 null 实例。也许界面可能更适合您的需求？

Answer 8

多年后，.NET 团队引入了

Unsafe.As<TFrom, TTo>

，基本上是 .NET 的重新诠释。确保您知道自己在做什么。

此 API 用于将对象转换为给定类型，从而抑制运行时的正常类型安全检查。调用者有责任确保转换是合法的。不会抛出 InvalidCastException。

https://learn.microsoft.com/en-us/dotnet/api/system.runtime.compilerservices.unsafe.as?view=net-8.0#system-runtime-compilerservices-unsafe-as-2(-0 @)