クラス、構造体、および共用体のマーシャリング

[アーティクル]
05/09/2023

クラスと構造体は、.NET Framework では類似しています。どちらもフィールド、プロパティ、およびイベントを持つことができます。静的メソッドと非静的メソッドを持つこともできます。 1 つの重要な違いは、構造体は値型でクラスは参照型であることです。

次の表は、クラス、構造体、および共用体のマーシャリングオプションをリストし、それぞれの使用方法を説明し、対応するプラットフォーム呼び出しサンプルへのリンクを示しています。

種類	説明	サンプル
値によるクラス。	整数のメンバーを含むクラスは、管理対象クラスと同じように、In/Out パラメーターとして渡します。	SysTime サンプル
値による構造体。	In パラメーターとして構造体を渡します。	構造体サンプル
参照による構造体	In/Out パラメーターとして構造体を渡します。	OSInfo サンプル
入れ子になった構造体を含む構造体 (フラット化)。	アンマネージ関数で入れ子になった構造体を含む構造体を表すクラスを渡します。マネージドプロトタイプで構造体は 1 つの大きな構造体にフラット化されます。	FindFile サンプル
別の構造体へのポインターを持つ構造体。	2 番目の構造体へのポインターをメンバーとして含む構造体を渡します。	構造体サンプル
値による整数のある構造体の配列。	In/Out パラメーターとして整数のみを含む構造体の配列を渡します。配列のメンバーを変更することができます。	配列サンプル
参照による整数と文字列のある構造体の配列。	Out パラメーターとして整数と文字列を含む構造体の配列を渡します。呼び出された関数は、配列のメモリを割り当てます。	OutArrayOfStructs サンプル
値型の共用体。	値型 (整数および倍精度) の共用体を渡します。	Unions サンプル
混合型の共用体。	混合型 (整数および文字列) の共用体を渡します。	Unions サンプル
プラットフォーム固有のレイアウトを持つ構造体。	ネイティブパッキング定義を持つ型を渡します。	プラットフォームのサンプル
構造体の null 値。	値型への参照の代わりに null 参照 (Visual Basic では Nothing) を渡します。	HandleRef サンプル

構造体のサンプル

このサンプルでは、2 番目の構造体を指す構造体を渡す方法、埋め込み構造体のある構造体を渡す方法、および埋め込み配列のある構造体を渡す方法を示します。

Structs のサンプルで使用するアンマネージ関数とその元の関数宣言を次に示します。

PinvokeLib.dll からエクスポートされる TestStructInStruct。
```
int TestStructInStruct(MYPERSON2* pPerson2);
```
PinvokeLib.dll からエクスポートされる TestStructInStruct3。
```
void TestStructInStruct3(MYPERSON3 person3);
```
PinvokeLib.dll からエクスポートされる TestArrayInStruct。
```
void TestArrayInStruct(MYARRAYSTRUCT* pStruct);
```

PinvokeLib.dll はカスタムアンマネージライブラリであり、上記の関数および 4 つの構造体(MYPERSON、MYPERSON2、MYPERSON3、MYARRAYSTRUCT) に関する実装を含んでいます。これらの構造体には次の要素が含まれます。

typedef struct _MYPERSON
{
   char* first;
   char* last;
} MYPERSON, *LP_MYPERSON;

typedef struct _MYPERSON2
{
   MYPERSON* person;
   int age;
} MYPERSON2, *LP_MYPERSON2;

typedef struct _MYPERSON3
{
   MYPERSON person;
   int age;
} MYPERSON3;

typedef struct _MYARRAYSTRUCT
{
   bool flag;
   int vals[ 3 ];
} MYARRAYSTRUCT;

マネージド MyPerson、MyPerson2、MyPerson3、および MyArrayStruct 構造体には、以下の特性があります。

MyPerson には文字列メンバーだけが含まれます。 CharSet フィールドは、アンマネージ関数に渡されるとき、文字列を ANSI 形式に設定します。
MyPerson2 には、MyPerson 構造体への MyPerson2 が含まれます。コードが unsafe とマークされている場合を除いて、.NET Framework アプリケーションではポインターを使用しないため、IntPtr 型は元のポインターをアンマネージ構造体に置き換えます。
MyPerson3 には MyPerson が埋め込み構造体として含まれます。別の構造体に埋め込まれた構造体は、埋め込み構造体の要素をメインの構造体に直接配置することでフラット化することができます。またはこのサンプルのように、埋め込み構造体のままにすることもできます。
MyArrayStruct には整数の配列が含まれます。 MarshalAsAttribute 属性は UnmanagedType 列挙値を MarshalAsAttribute に設定します。これは配列内の要素の数を示すために使用されます。

このサンプル内のすべての構造体で、各メンバーが出現する順番でメモリ内に順次配列されることを保証するために、StructLayoutAttribute 属性が適用されています。

NativeMethods クラスには、App クラスによって呼び出される TestStructInStruct、TestStructInStruct3、および TestArrayInStruct メソッドのマネージドプロトタイプが含まれます。各プロトタイプは、1 つのパラメーターを以下のように宣言します。

TestStructInStruct は型 MyPerson2 への参照をそのパラメーターとして宣言します。
TestStructInStruct3 は型 MyPerson3 をそのパラメーターとして宣言し、パラメーターを値によって渡します。
TestArrayInStruct は型 MyArrayStruct への参照をそのパラメーターとして宣言します。

メソッドへの引数としての構造体は、パラメーターに ref (Visual Basic では ByRef) キーワードが含まれない限り、値によって渡されます。たとえば、TestStructInStruct メソッドは型 MyPerson2 のオブジェクトへの参照 (アドレスの値) をアンマネージコードに渡します。 MyPerson2 が指定する構造体を操作するために、サンプルは指定したサイズのバッファーを作成し、Marshal.AllocCoTaskMem と Marshal.SizeOf のメソッドを結合することでそのアドレスを返します。次に、サンプルはマネージド構造体の内容をアンマネージドバッファーにコピーします。最後に、サンプルは Marshal.PtrToStructure メソッドを使用してアンマネージドバッファーからマネージドオブジェクトにデータをマーシャリングし、Marshal.FreeCoTaskMem メソッドを使用してメモリのアンマネージドブロックを解放します。

プロトタイプの宣言

// Declares a managed structure for each unmanaged structure.
[StructLayout(LayoutKind::Sequential, CharSet = CharSet::Ansi)]
public value struct MyPerson
{
public:
    String^ first;
    String^ last;
};

[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public value struct MyPerson2
{
public:
    IntPtr person;
    int age;
};

[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public value struct MyPerson3
{
public:
    MyPerson person;
    int age;
};

[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public value struct MyArrayStruct
{
public:
    bool flag;
    [MarshalAs(UnmanagedType::ByValArray, SizeConst = 3)]
    array<int>^ vals;
};

private ref class NativeMethods
{
public:
    // Declares a managed prototype for unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll")]
    static int TestStructInStruct(MyPerson2% person2);

    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll")]
    static int TestStructInStruct3(MyPerson3 person3);

    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll")]
    static int TestArrayInStruct(MyArrayStruct% myStruct);
};

// Declares a managed structure for each unmanaged structure.
[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Ansi)]
public struct MyPerson
{
    public string first;
    public string last;
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyPerson2
{
    public IntPtr person;
    public int age;
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyPerson3
{
    public MyPerson person;
    public int age;
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyArrayStruct
{
    public bool flag;

    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 3)]
    public int[] vals;
}

internal static class NativeMethods
{
    // Declares a managed prototype for unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    internal static extern int TestStructInStruct(ref MyPerson2 person2);

    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    internal static extern int TestStructInStruct3(MyPerson3 person3);

    [DllImport("..\\LIB\\PinvokeLib.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    internal static extern int TestArrayInStruct(ref MyArrayStruct myStruct);
}

' Declares a managed structure for each unmanaged structure.
<StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet:=CharSet.Ansi)>
Public Structure MyPerson
    Public first As String
    Public last As String
End Structure

<StructLayout(LayoutKind.Sequential)>
Public Structure MyPerson2
    Public person As IntPtr
    Public age As Integer
End Structure

<StructLayout(LayoutKind.Sequential)>
Public Structure MyPerson3
    Public person As MyPerson
    Public age As Integer
End Structure

<StructLayout(LayoutKind.Sequential)>
Public Structure MyArrayStruct
    Public flag As Boolean
    <MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst:=3)>
    Public vals As Integer()
End Structure

Friend Class NativeMethods
    ' Declares managed prototypes for unmanaged functions.
    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Shared Function TestStructInStruct(
        ByRef person2 As MyPerson2) As Integer
    End Function

    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Shared Function TestStructInStruct3(
        ByVal person3 As MyPerson3) As Integer
    End Function

    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Shared Function TestArrayInStruct(
        ByRef myStruct As MyArrayStruct) As Integer
    End Function
End Class

関数の呼び出し

public ref class App
{
public:
    static void Main()
    {
        // Structure with a pointer to another structure.
        MyPerson personName;
        personName.first = "Mark";
        personName.last = "Lee";

        MyPerson2 personAll;
        personAll.age = 30;

        IntPtr buffer = Marshal::AllocCoTaskMem(Marshal::SizeOf(personName));
        Marshal::StructureToPtr(personName, buffer, false);

        personAll.person = buffer;

        Console::WriteLine("\nPerson before call:");
        Console::WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
            personName.first, personName.last, personAll.age);

        int res = NativeMethods::TestStructInStruct(personAll);

        MyPerson personRes =
            (MyPerson)Marshal::PtrToStructure(personAll.person,
                MyPerson::typeid);

        Marshal::FreeCoTaskMem(buffer);

        Console::WriteLine("Person after call:");
        Console::WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
            personRes.first, personRes.last, personAll.age);

        // Structure with an embedded structure.
        MyPerson3 person3;// = gcnew MyPerson3();
        person3.person.first = "John";
        person3.person.last = "Evans";
        person3.age = 27;
        NativeMethods::TestStructInStruct3(person3);

        // Structure with an embedded array.
        MyArrayStruct myStruct;// = new MyArrayStruct();

        myStruct.flag = false;
        myStruct.vals = gcnew array<int>(3);
        myStruct.vals[0] = 1;
        myStruct.vals[1] = 4;
        myStruct.vals[2] = 9;

        Console::WriteLine("\nStructure with array before call:");
        Console::WriteLine(myStruct.flag);
        Console::WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals[0],
            myStruct.vals[1], myStruct.vals[2]);

        NativeMethods::TestArrayInStruct(myStruct);
        Console::WriteLine("\nStructure with array after call:");
        Console::WriteLine(myStruct.flag);
        Console::WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals[0],
            myStruct.vals[1], myStruct.vals[2]);
    }
};

public class App
{
    public static void Main()
    {
        // Structure with a pointer to another structure.
        MyPerson personName;
        personName.first = "Mark";
        personName.last = "Lee";

        MyPerson2 personAll;
        personAll.age = 30;

        IntPtr buffer = Marshal.AllocCoTaskMem(Marshal.SizeOf(personName));
        Marshal.StructureToPtr(personName, buffer, false);

        personAll.person = buffer;

        Console.WriteLine("\nPerson before call:");
        Console.WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
            personName.first, personName.last, personAll.age);

        int res = NativeMethods.TestStructInStruct(ref personAll);

        MyPerson personRes =
            (MyPerson)Marshal.PtrToStructure(personAll.person,
            typeof(MyPerson));

        Marshal.FreeCoTaskMem(buffer);

        Console.WriteLine("Person after call:");
        Console.WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
            personRes.first, personRes.last, personAll.age);

        // Structure with an embedded structure.
        MyPerson3 person3 = new MyPerson3();
        person3.person.first = "John";
        person3.person.last = "Evans";
        person3.age = 27;
        NativeMethods.TestStructInStruct3(person3);

        // Structure with an embedded array.
        MyArrayStruct myStruct = new MyArrayStruct();

        myStruct.flag = false;
        myStruct.vals = new int[3];
        myStruct.vals[0] = 1;
        myStruct.vals[1] = 4;
        myStruct.vals[2] = 9;

        Console.WriteLine("\nStructure with array before call:");
        Console.WriteLine(myStruct.flag);
        Console.WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals[0],
            myStruct.vals[1], myStruct.vals[2]);

        NativeMethods.TestArrayInStruct(ref myStruct);
        Console.WriteLine("\nStructure with array after call:");
        Console.WriteLine(myStruct.flag);
        Console.WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals[0],
            myStruct.vals[1], myStruct.vals[2]);
    }
}

Public Class App
    Public Shared Sub Main()
        ' Structure with a pointer to another structure.
        Dim personName As MyPerson
        personName.first = "Mark"
        personName.last = "Lee"

        Dim personAll As MyPerson2
        personAll.age = 30

        Dim buffer As IntPtr = Marshal.AllocCoTaskMem(Marshal.SizeOf(
            personName))
        Marshal.StructureToPtr(personName, buffer, False)

        personAll.person = buffer

        Console.WriteLine(ControlChars.CrLf & "Person before call:")
        Console.WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
            personName.first, personName.last, personAll.age)

        Dim res As Integer = NativeMethods.TestStructInStruct(personAll)

        Dim personRes As MyPerson =
            CType(Marshal.PtrToStructure(personAll.person,
            GetType(MyPerson)), MyPerson)

        Marshal.FreeCoTaskMem(buffer)

        Console.WriteLine("Person after call:")
        Console.WriteLine("first = {0}, last = {1}, age = {2}",
        personRes.first,
            personRes.last, personAll.age)

        ' Structure with an embedded structure.
        Dim person3 As New MyPerson3()
        person3.person.first = "John"
        person3.person.last = "Evans"
        person3.age = 27
        NativeMethods.TestStructInStruct3(person3)

        ' Structure with an embedded array.
        Dim myStruct As New MyArrayStruct()

        myStruct.flag = False
        Dim array(2) As Integer
        myStruct.vals = array
        myStruct.vals(0) = 1
        myStruct.vals(1) = 4
        myStruct.vals(2) = 9

        Console.WriteLine(vbNewLine + "Structure with array before call:")
        Console.WriteLine(myStruct.flag)
        Console.WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals(0),
            myStruct.vals(1), myStruct.vals(2))

        NativeMethods.TestArrayInStruct(myStruct)
        Console.WriteLine(vbNewLine + "Structure with array after call:")
        Console.WriteLine(myStruct.flag)
        Console.WriteLine("{0} {1} {2}", myStruct.vals(0),
            myStruct.vals(1), myStruct.vals(2))
    End Sub
End Class

FindFile サンプル

このサンプルでは、2 番目の埋め込み構造体を含む構造体をアンマネージ関数に渡す方法を示します。また、MarshalAsAttribute 属性を使用して構造体内に固定長配列を宣言する方法も示します。このサンプルでは、埋め込み構造体の要素が親の構造体に追加されます。フラット化しない埋め込み構造体のサンプルについては、「構造体のサンプル」を参照してください。

FindFile のサンプルで使用するアンマネージ関数とその元の関数宣言を次に示します。

Kernel32.dll からエクスポートされる FindFirstFile。

HANDLE FindFirstFile(LPCTSTR lpFileName, LPWIN32_FIND_DATA lpFindFileData);

関数に渡された元の構造体には、次に示す要素が含まれています。

typedef struct _WIN32_FIND_DATA
{
  DWORD    dwFileAttributes;
  FILETIME ftCreationTime;
  FILETIME ftLastAccessTime;
  FILETIME ftLastWriteTime;
  DWORD    nFileSizeHigh;
  DWORD    nFileSizeLow;
  DWORD    dwReserved0;
  DWORD    dwReserved1;
  TCHAR    cFileName[ MAX_PATH ];
  TCHAR    cAlternateFileName[ 14 ];
} WIN32_FIND_DATA, *PWIN32_FIND_DATA;

このサンプルでは、FindData クラスに、元の構造体と埋め込み構造体の各要素に対応するデータメンバーが含まれています。このクラスは、元の 2 つの文字バッファーを文字列に置き換えます。 MarshalAsAttribute は UnmanagedType 列挙を ByValTStr に設定します。これは、アンマネージ構造体に出現するインラインの固定長文字配列を識別するために使用されます。

NativeMethods クラスには FindFirstFile メソッドのマネージドプロトタイプが含まれます。このメソッドは FindData クラスをパラメーターとして渡します。参照型のクラスは既定では In パラメーターとして渡されるため、パラメーターは InAttribute と OutAttribute の属性で宣言する必要があります。

プロトタイプの宣言

// Declares a class member for each structure element.
[StructLayout(LayoutKind::Sequential, CharSet = CharSet::Auto)]
public ref class FindData
{
public:
    int  fileAttributes;
    // creationTime was an embedded FILETIME structure.
    int  creationTime_lowDateTime;
    int  creationTime_highDateTime;
    // lastAccessTime was an embedded FILETIME structure.
    int  lastAccessTime_lowDateTime;
    int  lastAccessTime_highDateTime;
    // lastWriteTime was an embedded FILETIME structure.
    int  lastWriteTime_lowDateTime;
    int  lastWriteTime_highDateTime;
    int  nFileSizeHigh;
    int  nFileSizeLow;
    int  dwReserved0;
    int  dwReserved1;
    [MarshalAs(UnmanagedType::ByValTStr, SizeConst = 260)]
    String^  fileName;
    [MarshalAs(UnmanagedType::ByValTStr, SizeConst = 14)]
    String^  alternateFileName;
};

private ref class NativeMethods
{
public:
    // Declares a managed prototype for the unmanaged function.
    [DllImport("Kernel32.dll", CharSet = CharSet::Auto)]
    static IntPtr FindFirstFile(String^ fileName, [In, Out]
        FindData^ findFileData);
};

// Declares a class member for each structure element.
[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Auto)]
public class FindData
{
    public int fileAttributes = 0;
    // creationTime was an embedded FILETIME structure.
    public int creationTime_lowDateTime = 0;
    public int creationTime_highDateTime = 0;
    // lastAccessTime was an embedded FILETIME structure.
    public int lastAccessTime_lowDateTime = 0;
    public int lastAccessTime_highDateTime = 0;
    // lastWriteTime was an embedded FILETIME structure.
    public int lastWriteTime_lowDateTime = 0;
    public int lastWriteTime_highDateTime = 0;
    public int nFileSizeHigh = 0;
    public int nFileSizeLow = 0;
    public int dwReserved0 = 0;
    public int dwReserved1 = 0;
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 260)]
    public string fileName = null;
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 14)]
    public string alternateFileName = null;
}

internal static class NativeMethods
{
    // Declares a managed prototype for the unmanaged function.
    [DllImport("Kernel32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]
    internal static extern IntPtr FindFirstFile(
        string fileName, [In, Out] FindData findFileData);
}

' Declares a class member for each structure element.
<StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet:=CharSet.Auto)>
Public Class FindData
    Public fileAttributes As Integer = 0
    ' creationTime was a by-value FILETIME structure.
    Public creationTime_lowDateTime As Integer = 0
    Public creationTime_highDateTime As Integer = 0
    ' lastAccessTime was a by-value FILETIME structure.
    Public lastAccessTime_lowDateTime As Integer = 0
    Public lastAccessTime_highDateTime As Integer = 0
    ' lastWriteTime was a by-value FILETIME structure.
    Public lastWriteTime_lowDateTime As Integer = 0
    Public lastWriteTime_highDateTime As Integer = 0
    Public nFileSizeHigh As Integer = 0
    Public nFileSizeLow As Integer = 0
    Public dwReserved0 As Integer = 0
    Public dwReserved1 As Integer = 0
    <MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst:=260)>
    Public fileName As String = Nothing
    <MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst:=14)>
    Public alternateFileName As String = Nothing
End Class

Friend Class NativeMethods
    ' Declares a managed prototype for the unmanaged function.
    Friend Declare Auto Function FindFirstFile Lib "Kernel32.dll" (
        ByVal fileName As String, <[In], Out> ByVal findFileData As _
        FindData) As IntPtr
End Class

関数の呼び出し

public ref class App
{
public:
    static void Main()
    {
        FindData^ fd = gcnew FindData();
        IntPtr handle = NativeMethods::FindFirstFile("C:\\*.*", fd);
        Console::WriteLine("The first file: {0}", fd->fileName);
    }
};

public class App
{
    public static void Main()
    {
        FindData fd = new FindData();
        IntPtr handle = NativeMethods.FindFirstFile("C:\\*.*", fd);
        Console.WriteLine($"The first file: {fd.fileName}");
    }
}

Public Class App
    Public Shared Sub Main()
        Dim fd As New FindData()
        Dim handle As IntPtr = NativeMethods.FindFirstFile("C:\*.*", fd)
        Console.WriteLine($"The first file: {fd.fileName}")
    End Sub
End Class

Unions サンプル

このサンプルでは、値型のみを含む構造体、および値型と文字列を含む構造体を、共用体が予期されているアンマネージ関数のパラメーターとして渡す方法を示します。共用体は、2 つ以上の変数が共有できるメモリ位置を表します。

Unions のサンプルで使用するアンマネージ関数とその元の関数宣言を次に示します。

PinvokeLib.dll からエクスポートされる TestUnion。
```
void TestUnion(MYUNION u, int type);
```

PinvokeLib.dll はカスタムアンマネージライブラリであり、上記の関数および 2 つの共用体 MYUNION および MYUNION2 に関する実装を含んでいます。共用体には以下の要素が含まれます。

union MYUNION
{
    int number;
    double d;
}

union MYUNION2
{
    int i;
    char str[128];
};

マネージドコードでは、共用体は構造体として定義されます。 MyUnion 構造体には、メンバーとして整数と倍精度の 2 つの値型が含まれます。 StructLayoutAttribute 属性は、各データメンバーの正確な位置を制御するために設定されます。 FieldOffsetAttribute 属性は、共用体のアンマネージ表現内に、フィールドの物理的な位置を指定します。両方のメンバーに同じオフセット値があるので、メンバーはメモリの同じ部分を定義できることに注意してください。

MyUnion2_1 と MyUnion2_2 には、それぞれ値型 (整数) と文字列が含まれています。マネージドコードでは、値型と参照型が重複することは許可されません。このサンプルでは、同じアンマネージ関数を呼び出すときに呼び出し元が両方の型を使用できるようにするため、メソッドのオーバーロードを使用します。 MyUnion2_1 のレイアウトは明示的で、正確なオフセット値を持っています。これに対し、MyUnion2_2 にはシーケンシャルレイアウトがあります。参照型では明示的なレイアウトが許可されていないためです。 MarshalAsAttribute 属性は UnmanagedType 列挙を MarshalAsAttribute に設定します。これは、共用体のアンマネージ表現に出現するインラインの固定長文字配列を識別するために使用されます。

NativeMethods クラスには、TestUnion と TestUnion2 メソッドのプロトタイプが含まれます。 TestUnion2 は MyUnion2_1 または MyUnion2_2 をパラメーターとして宣言するためにオーバーロードされています。

プロトタイプの宣言

// Declares managed structures instead of unions.
[StructLayout(LayoutKind::Explicit)]
public value struct MyUnion
{
public:
    [FieldOffset(0)]
    int i;
    [FieldOffset(0)]
    double d;
};

[StructLayout(LayoutKind::Explicit, Size = 128)]
public value struct MyUnion2_1
{
public:
    [FieldOffset(0)]
    int i;
};

[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public value struct MyUnion2_2
{
public:
    [MarshalAs(UnmanagedType::ByValTStr, SizeConst = 128)]
    String^ str;
};

private ref class NativeMethods
{
public:
    // Declares managed prototypes for unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    static void TestUnion(MyUnion u, int type);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    static void TestUnion2(MyUnion2_1 u, int type);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    static void TestUnion2(MyUnion2_2 u, int type);
};

// Declares managed structures instead of unions.
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public struct MyUnion
{
    [FieldOffset(0)]
    public int i;
    [FieldOffset(0)]
    public double d;
}

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size = 128)]
public struct MyUnion2_1
{
    [FieldOffset(0)]
    public int i;
}

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyUnion2_2
{
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 128)]
    public string str;
}

internal static class NativeMethods
{
    // Declares managed prototypes for unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    internal static extern void TestUnion(MyUnion u, int type);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    internal static extern void TestUnion2(MyUnion2_1 u, int type);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    internal static extern void TestUnion2(MyUnion2_2 u, int type);
}

' Declares managed structures instead of unions.
<StructLayout(LayoutKind.Explicit)>
Public Structure MyUnion
    <FieldOffset(0)> Public i As Integer
    <FieldOffset(0)> Public d As Double
End Structure

<StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size:=128)>
Public Structure MyUnion2_1
    <FieldOffset(0)> Public i As Integer
End Structure

<StructLayout(LayoutKind.Sequential)>
Public Structure MyUnion2_2
    <MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst:=128)>
    Public str As String
End Structure

Friend Class NativeMethods
    ' Declares managed prototypes for unmanaged function.
    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Shared Sub TestUnion(
        ByVal u As MyUnion, ByVal type As Integer)
    End Sub

    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Overloads Shared Sub TestUnion2(
        ByVal u As MyUnion2_1, ByVal type As Integer)
    End Sub

    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Overloads Shared Sub TestUnion2(
        ByVal u As MyUnion2_2, ByVal type As Integer)
    End Sub
End Class

関数の呼び出し

public ref class App
{
public:
    static void Main()
    {
        MyUnion mu;// = new MyUnion();
        mu.i = 99;
        NativeMethods::TestUnion(mu, 1);

        mu.d = 99.99;
        NativeMethods::TestUnion(mu, 2);

        MyUnion2_1 mu2_1;// = new MyUnion2_1();
        mu2_1.i = 99;
        NativeMethods::TestUnion2(mu2_1, 1);

        MyUnion2_2 mu2_2;// = new MyUnion2_2();
        mu2_2.str = "*** string ***";
        NativeMethods::TestUnion2(mu2_2, 2);
    }
};

public class App
{
    public static void Main()
    {
        MyUnion mu = new MyUnion();
        mu.i = 99;
        NativeMethods.TestUnion(mu, 1);

        mu.d = 99.99;
        NativeMethods.TestUnion(mu, 2);

        MyUnion2_1 mu2_1 = new MyUnion2_1();
        mu2_1.i = 99;
        NativeMethods.TestUnion2(mu2_1, 1);

        MyUnion2_2 mu2_2 = new MyUnion2_2();
        mu2_2.str = "*** string ***";
        NativeMethods.TestUnion2(mu2_2, 2);
    }
}

Public Class App
    Public Shared Sub Main()
        Dim mu As New MyUnion()
        mu.i = 99
        NativeMethods.TestUnion(mu, 1)

        mu.d = 99.99
        NativeMethods.TestUnion(mu, 2)

        Dim mu2_1 As New MyUnion2_1()
        mu2_1.i = 99
        NativeMethods.TestUnion2(mu2_1, 1)

        Dim mu2_2 As New MyUnion2_2()
        mu2_2.str = "*** string ***"
        NativeMethods.TestUnion2(mu2_2, 2)
    End Sub
End Class

プラットフォームのサンプル

シナリオによっては、struct と union のレイアウトが、対象となるプラットフォームによって異なる場合があります。たとえば、COM シナリオで定義された STRRET 型について考えてみましょう。

#include <pshpack8.h> /* Defines the packing of the struct */
typedef struct _STRRET
    {
    UINT uType;
    /* [switch_is][switch_type] */ union
        {
        /* [case()][string] */ LPWSTR pOleStr;
        /* [case()] */ UINT uOffset;
        /* [case()] */ char cStr[ 260 ];
        }  DUMMYUNIONNAME;
    }  STRRET;
#include <poppack.h>

上の struct は、型のメモリレイアウトに影響を与える Windows のヘッダーを使用して宣言されています。マネージド環境で定義されている場合、ネイティブコードと適切に相互運用するには、これらのレイアウトの詳細が必要です。

32 ビットプロセスでのこの型の正しいマネージド定義は次のとおりです。

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size = 264)]
public struct STRRET_32
{
    [FieldOffset(0)]
    public uint uType;

    [FieldOffset(4)]
    public IntPtr pOleStr;

    [FieldOffset(4)]
    public uint uOffset;

    [FieldOffset(4)]
    public IntPtr cStr;
}

64 ビットプロセスでは、サイズとフィールドの "両方の" オフセットが異なります。正しいレイアウトは次のとおりです。

[StructLayout(LayoutKind.Explicit, Size = 272)]
public struct STRRET_64
{
    [FieldOffset(0)]
    public uint uType;

    [FieldOffset(8)]
    public IntPtr pOleStr;

    [FieldOffset(8)]
    public uint uOffset;

    [FieldOffset(8)]
    public IntPtr cStr;
}

相互運用シナリオでネイティブレイアウトを適切に考慮しないと、ランダムなクラッシュや、場合によっては不適切な計算が発生する可能性があります。

既定では、.NET アセンブリは .NET ランタイムの 32 ビットバージョンと 64 ビットバージョンの両方で実行できます。アプリは、実行時まで待機して、前のどの定義を使用するかを判断する必要があります。

次のコードスニペットは、実行時に 32 ビットと 64 ビットの定義をどのようにして選択するかの例を示しています。

if (IntPtr.Size == 8)
{
    // Use the STRRET_64 definition
}
else
{
    Debug.Assert(IntPtr.Size == 4);
    // Use the STRRET_32 definition
}

SysTime サンプル

このサンプルでは、構造体へのポインターを要求する、クラスへのポインターをアンマネージ関数に渡す方法について説明します。

SysTime のサンプルで使用するアンマネージ関数とその元の関数宣言を次に示します。

Kernel32.dll からエクスポートされる GetSystemTime。
```
VOID GetSystemTime(LPSYSTEMTIME lpSystemTime);
```

関数に渡された元の構造体には、次に示す要素が含まれています。

typedef struct _SYSTEMTIME {
    WORD wYear;
    WORD wMonth;
    WORD wDayOfWeek;
    WORD wDay;
    WORD wHour;
    WORD wMinute;
    WORD wSecond;
    WORD wMilliseconds;
} SYSTEMTIME, *PSYSTEMTIME;

このサンプルでは、SystemTime クラスの中には、クラスメンバーとして表される、元の構造体の要素が含まれます。各メンバーが出現する順番でメモリ内に順次配列されることを保証するために、 StructLayoutAttribute 属性を設定します。

NativeMethods クラスには GetSystemTime メソッドのマネージドプロトタイプが含まれます。このメソッドは既定では SystemTime クラスを In/Out パラメーターとして渡します。参照型のクラスは既定では In パラメーターとして渡されるため、パラメーターは InAttribute と OutAttribute の属性で宣言する必要があります。呼び出し元が結果を受け取るには、これらの方向属性を明示的に適用する必要があります。 App クラスは、SystemTime クラスの新しいインスタンスを作成して、そのデータフィールドにアクセスします。

コードサンプル

using namespace System;
using namespace System::Runtime::InteropServices;     // For StructLayout, DllImport

[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public ref class SystemTime
{
public:
    unsigned short year;
    unsigned short month;
    unsigned short weekday;
    unsigned short day;
    unsigned short hour;
    unsigned short minute;
    unsigned short second;
    unsigned short millisecond;
};

public class NativeMethods
{
public:
    // Declares a managed prototype for the unmanaged function using Platform Invoke.
    [DllImport("Kernel32.dll")]
    static void GetSystemTime([In, Out] SystemTime^ st);
};

public class App
{
public:
    static void Main()
    {
        Console::WriteLine("C++/CLI SysTime Sample using Platform Invoke");
        SystemTime^ st = gcnew SystemTime();
        NativeMethods::GetSystemTime(st);
        Console::Write("The Date is: ");
        Console::Write("{0} {1} {2}", st->month, st->day, st->year);
    }
};

int main()
{
    App::Main();
}
// The program produces output similar to the following:
//
// C++/CLI SysTime Sample using Platform Invoke
// The Date is: 3 21 2010

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public class SystemTime
{
    public ushort year;
    public ushort month;
    public ushort weekday;
    public ushort day;
    public ushort hour;
    public ushort minute;
    public ushort second;
    public ushort millisecond;
}

internal static class NativeMethods
{
    // Declares a managed prototype for the unmanaged function using Platform Invoke.
    [DllImport("Kernel32.dll")]
    internal static extern void GetSystemTime([In, Out] SystemTime st);
}

public class App
{
    public static void Main()
    {
        Console.WriteLine("C# SysTime Sample using Platform Invoke");
        SystemTime st = new SystemTime();
        NativeMethods.GetSystemTime(st);
        Console.Write("The Date is: ");
        Console.Write($"{st.month} {st.day} {st.year}");
    }
}

// The program produces output similar to the following:
//
// C# SysTime Sample using Platform Invoke
// The Date is: 3 21 2010

Imports System.Runtime.InteropServices

' Declares a class member for each structure element.
<StructLayout(LayoutKind.Sequential)>
Public Class SystemTime
    Public year As Short
    Public month As Short
    Public weekday As Short
    Public day As Short
    Public hour As Short
    Public minute As Short
    Public second As Short
    Public millisecond As Short
End Class

Friend Class NativeMethods
    ' Declares a managed prototype for the unmanaged function.
    Friend Declare Sub GetSystemTime Lib "Kernel32.dll" (
        <[In](), Out()> ByVal st As SystemTime)
End Class

Public Class App
    Public Shared Sub Main()
        Console.WriteLine("VB .NET SysTime Sample using Platform Invoke")
        Dim st As New SystemTime()
        NativeMethods.GetSystemTime(st)
        Console.Write($"The Date is: {st.month} {st.day} {st.year}")
    End Sub
End Class
' The program produces output similar to the following:
'
' VB .NET SysTime Sample using Platform Invoke
' The Date is: 3 21 2010

OutArrayOfStructs サンプル

このサンプルでは、整数および文字列をアンマネージ関数への Out パラメーターとして含む構造体の配列を渡す方法を示します。

このサンプルでは、Marshal クラスを使用することにより、およびアンセーフコードを使用することにより、ネイティブ関数を呼び出す方法を例示します。

このサンプルでは、PinvokeLib.dll で定義されていて、ソースファイルにも含まれている、ラッパー関数とプラットフォーム呼び出しを使用します。これは TestOutArrayOfStructs 関数および MYSTRSTRUCT2 構造を使用します。構造体には次の要素が含まれます。

typedef struct _MYSTRSTRUCT2
{
   char* buffer;
   UINT size;
} MYSTRSTRUCT2;

MyStruct クラスには ANSI 文字の文字列オブジェクトが含まれています。 CharSet フィールドは ANSI 形式を指定します。 MyUnsafeStruct は、文字列の代わりに IntPtr 型を含む構造体です。

NativeMethods クラスには、オーバーロードされた TestOutArrayOfStructs プロトタイプメソッドが含まれます。メソッドでポインターをパラメーターとして宣言している場合、クラスには unsafe キーワードでマークを付ける必要があります。 Visual Basic ではアンセーフコードを使用できないので、オーバーロードされたメソッド、unsafe 修飾子、および MyUnsafeStruct 構造体は不要です。

App クラスは、配列を渡すために必要なすべてのタスクを実行する、UsingMarshaling メソッドを実装します。配列には、データが呼び出し先から呼び出し元に渡されることを示すため、out (Visual Basic では ByRef) キーワードでマークが付けられます。実装は、以下の Marshal クラスメソッドを使用します。

PtrToStructure は、アンマネージドバッファーからマネージドオブジェクトにデータをマーシャリングします。
DestroyStructure は、構造体で文字列用に予約されていたメモリを解放します。
FreeCoTaskMem は、配列用に予約されていたメモリを解放します。

前述のとおり、C# にはアンセーフコードを使用できますが、Visual Basic には使用できません。 C# サンプルで、UsingUnsafePointer は、Marshal クラスの代わりにポインターを使用して MyUnsafeStruct 構造体を含む配列を戻す、代替のメソッドの実装です。

プロトタイプの宣言

// Declares a class member for each structure element.
[StructLayout(LayoutKind::Sequential, CharSet = CharSet::Ansi)]
public ref class MyStruct
{
public:
    String^ buffer;
    int size;
};

// Declares a structure with a pointer.
[StructLayout(LayoutKind::Sequential)]
public value struct MyUnsafeStruct
{
public:
    IntPtr buffer;
    int size;
};

private ref class NativeMethods
{
public:
    // Declares managed prototypes for the unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    static void TestOutArrayOfStructs(int% size, IntPtr% outArray);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    static void TestOutArrayOfStructs(int% size, MyUnsafeStruct** outArray);
};

// Declares a class member for each structure element.
[StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Ansi)]
public class MyStruct
{
    public string buffer;
    public int size;
}

// Declares a structure with a pointer.
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyUnsafeStruct
{
    public IntPtr buffer;
    public int size;
}

internal static unsafe class NativeMethods
{
    // Declares managed prototypes for the unmanaged function.
    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    internal static extern void TestOutArrayOfStructs(
        out int size, out IntPtr outArray);

    [DllImport("..\\LIB\\PInvokeLib.dll")]
    internal static extern void TestOutArrayOfStructs(
        out int size, MyUnsafeStruct** outArray);
}

' Declares a class member for each structure element.
<StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet:=CharSet.Ansi)>
Public Class MyStruct
    Public buffer As String
    Public someSize As Integer
End Class

Friend Class NativeMethods
    ' Declares a managed prototype for the unmanaged function.
    <DllImport("..\LIB\PinvokeLib.dll", CallingConvention:=CallingConvention.Cdecl)>
    Friend Shared Sub TestOutArrayOfStructs(
        ByRef arrSize As Integer, ByRef outArray As IntPtr)
    End Sub
End Class

関数の呼び出し

public ref class App
{
public:
    static void Main()
    {
        Console::WriteLine("\nUsing marshal class\n");
        UsingMarshaling();
        Console::WriteLine("\nUsing unsafe code\n");
        UsingUnsafePointer();
    }

    static void UsingMarshaling()
    {
        int size;
        IntPtr outArray;

        NativeMethods::TestOutArrayOfStructs(size, outArray);
        array<MyStruct^>^ manArray = gcnew array<MyStruct^>(size);
        IntPtr current = outArray;
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            manArray[i] = gcnew MyStruct();
            Marshal::PtrToStructure(current, manArray[i]);

            Marshal::DestroyStructure(current, MyStruct::typeid);
            //current = (IntPtr)((long)current + Marshal::SizeOf(manArray[i]));
            current = current + Marshal::SizeOf(manArray[i]);

            Console::WriteLine("Element {0}: {1} {2}", i, manArray[i]->buffer,
                manArray[i]->size);
        }
        Marshal::FreeCoTaskMem(outArray);
    }

    static void UsingUnsafePointer()
    {
        int size;
        MyUnsafeStruct* pResult;

        NativeMethods::TestOutArrayOfStructs(size, &pResult);
        MyUnsafeStruct* pCurrent = pResult;
        for (int i = 0; i < size; i++, pCurrent++)
        {
            Console::WriteLine("Element {0}: {1} {2}", i,
                Marshal::PtrToStringAnsi(pCurrent->buffer), pCurrent->size);
            Marshal::FreeCoTaskMem(pCurrent->buffer);
        }
        Marshal::FreeCoTaskMem((IntPtr)pResult);
    }
};

public class App
{
    public static void Main()
    {
        Console.WriteLine("\nUsing marshal class\n");
        UsingMarshaling();
        Console.WriteLine("\nUsing unsafe code\n");
        UsingUnsafePointer();
    }

    public static void UsingMarshaling()
    {
        int size;
        IntPtr outArray;

        NativeMethods.TestOutArrayOfStructs(out size, out outArray);
        MyStruct[] manArray = new MyStruct[size];
        IntPtr current = outArray;
        for (int i = 0; i < size; i++)
        {
            manArray[i] = new MyStruct();
            Marshal.PtrToStructure(current, manArray[i]);

            //Marshal.FreeCoTaskMem((IntPtr)Marshal.ReadInt32(current));
            Marshal.DestroyStructure(current, typeof(MyStruct));
            current = (IntPtr)((long)current + Marshal.SizeOf(manArray[i]));

            Console.WriteLine("Element {0}: {1} {2}", i, manArray[i].buffer,
                manArray[i].size);
        }

        Marshal.FreeCoTaskMem(outArray);
    }

    public static unsafe void UsingUnsafePointer()
    {
        int size;
        MyUnsafeStruct* pResult;

        NativeMethods.TestOutArrayOfStructs(out size, &pResult);
        MyUnsafeStruct* pCurrent = pResult;
        for (int i = 0; i < size; i++, pCurrent++)
        {
            Console.WriteLine("Element {0}: {1} {2}", i,
                Marshal.PtrToStringAnsi(pCurrent->buffer), pCurrent->size);
            Marshal.FreeCoTaskMem(pCurrent->buffer);
        }

        Marshal.FreeCoTaskMem((IntPtr)pResult);
    }
}

Public Class App
    Public Shared Sub Main()
        Console.WriteLine(vbNewLine + "Using marshal class" + vbNewLine)
        UsingMarshaling()
        'Visual Basic 2005 cannot use unsafe code.
    End Sub

    Public Shared Sub UsingMarshaling()
        Dim arrSize As Integer
        Dim outArray As IntPtr

        NativeMethods.TestOutArrayOfStructs(arrSize, outArray)
        Dim manArray(arrSize - 1) As MyStruct
        Dim current As IntPtr = outArray
        Dim i As Integer

        For i = 0 To arrSize - 1
            manArray(i) = New MyStruct()
            Marshal.PtrToStructure(current, manArray(i))

            Marshal.DestroyStructure(current, GetType(MyStruct))
            current = IntPtr.op_Explicit(current.ToInt64() _
                + Marshal.SizeOf(manArray(i)))

            Console.WriteLine("Element {0}: {1} {2}", i, manArray(i).
                buffer, manArray(i).someSize)
        Next i
        Marshal.FreeCoTaskMem(outArray)
    End Sub
End Class

クラス、構造体、および共用体のマーシャリング

構造体のサンプル

プロトタイプの宣言

関数の呼び出し

FindFile サンプル

プロトタイプの宣言

関数の呼び出し

Unions サンプル

プロトタイプの宣言

関数の呼び出し

プラットフォームのサンプル

SysTime サンプル

コードサンプル

OutArrayOfStructs サンプル

プロトタイプの宣言

関数の呼び出し

関連項目

フィードバック

その他のリソース

クラス、構造体、および共用体のマーシャリング

構造体のサンプル

プロトタイプの宣言

関数の呼び出し

FindFile サンプル

プロトタイプの宣言

関数の呼び出し

Unions サンプル

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関数の呼び出し

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SysTime サンプル

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関数の呼び出し

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コードサンプル