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Re[6]: C#でunionを実現する方法

(過去ログ 168 を表示中)

[トピック内 10 記事 (1 - 10 表示)]　 << 0 >>

■96816 / inTopicNo.1)

　C#でunionを実現する方法

▼■

□投稿者/ taro (19回)-(2021/02/16(Tue) 14:53:02)

分類:[C#]　

お世話になります。

C言語で以下のような、unionを含む構造体があります。
-----------------------------------
typedef struct{
float a;
float b;
float c;
float d;
}ST_1;

typedef struct{
float value1;
union{
ST_1 structData;
float valueArray[4];
};
}ST_2;
-----------------------------------

「structData.a」は「valueArray[0]」で、「structData.b」は「valueArray[1]」で参照できる、というものですが、
このような構造体定義をC#でかくにはどうすればよいでしょうか？
（そもそも可能でしょうか？）

パッと思い付いた方法としては
-----------------------------------
public struct ST_1
{
public float a;
public float b;
public float c;
public float d;
}

[System.Runtime.InteropServices.StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public struct ST_2
{
[System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(0)]
public float value1;

[System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(4)]
public ST_1 structData;

[System.Runtime.InteropServices.FieldOffset(4)]
float[] valueArray= new float[4]; // ←NG
}
-----------------------------------
というものですが、当然これはビルドエラーとなります。

よろしくお願いいたします。

引用返信 編集キー/

■96818 / inTopicNo.2)

　Re[1]: C#でunionを実現する方法

▲▼■

□投稿者/ Hongliang (1153回)-(2021/02/16(Tue) 15:04:37)

これなら、単純にST_1を以下のいずれかのようにすればいい話かなと思います。
そうすればExplicitの必要すらなくなります。

1. インデクサを実装してインデックス0-3でそれぞれa-dにアクセスする

2. メンバはMarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=4)のfloat[]1つだけにして、
　a-dをプロパティにしてこの配列にアクセスする

かたやfloat*4、こなたshort*8、とかならこんな単純にはいきませんが…。

引用返信 編集キー/

■96824 / inTopicNo.3)

　Re[1]: C#でunionを実現する方法

▲▼■

□投稿者/ 魔界の仮面弁士 (2966回)-(2021/02/16(Tue) 16:58:40)

■No96816 (taro さん) に返信
> 「structData.a」は「valueArray[0]」で、「structData.b」は「valueArray[1]」で参照できる、というものですが、
> このような構造体定義をC#でかくにはどうすればよいでしょうか？

fixed で代用してみるとか。

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct ST_1
{
　public float a;
　public float b;
　public float c;
　public float d;
}
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]
public unsafe struct ST_2
{
　[FieldOffset(0)] public float value1;
　[FieldOffset(4)] public ST_1 structData;
　[FieldOffset(4)] public fixed float valueArray[4];
}

class Program
{
　static unsafe void Main()
　{
　　ST_2 x;
　　x.value1 = 1.23f;
　　x.structData.a = 2.34f;
　　x.structData.b = 3.45f;
　　x.structData.c = 4.56f;
　　x.structData.d = 5.67f;
　　Console.WriteLine(x.valueArray[0]);
　　Console.WriteLine(x.valueArray[1]);
　　Console.WriteLine(x.valueArray[2]);
　　Console.WriteLine(x.valueArray[3]);

　　x.valueArray[2] = 6.78f;
　　Console.WriteLine($"structData.b = {x.structData.b}");
　　Console.WriteLine($"structData.c = {x.structData.c}");
　　Console.WriteLine($"structData.d = {x.structData.d}");

　　Console.ReadKey();
　}
}

引用返信 編集キー/

■96826 / inTopicNo.4)

　Re[2]: C#でunionを実現する方法

▲▼■

□投稿者/ taro (20回)-(2021/02/16(Tue) 18:05:04)

Hongliang さま
魔界の仮面弁士さま

ご返信ありがとうございます。
後出しで申し訳ございませんが、今回のご相談は
--------------
・C++で作られたDLLのI/Fに渡す引数が、件の構造体（ST_2）。
・上記DLLを呼び出すアプリはC#で作成。
・アプリ側で「C++のST_2構造体」と同じデータ配置になるような構造体を作成し、それをDLLのI/Fに渡す。
・DLL側は、「structData.a」という形でもアクセスするし、処理の簡素化のために「valueArray[i]」という形でもアクセスする。
・DLL側のコードは変更不可。
--------------
というものです。

＞Hongliang さま
ご提示してくださった方法だと、DLL側の修正が必要になる理解ですが、合っておりますでしょうか？

＞魔界の仮面弁士さま
ご提示してくださった方法だとDLL側の修正が不要であると理解しましたので、実際に試してみます。
（試した結果は改めてご報告差し上げますが、すこしお時間いただくかと思います）

引用返信 編集キー/

■96827 / inTopicNo.5)

　Re[2]: C#でunionを実現する方法

▲▼■

□投稿者/ 魔界の仮面弁士 (2967回)-(2021/02/16(Tue) 18:35:59)

■No96824 (魔界の仮面弁士) に追記
> fixed で代用してみるとか。

fixed 指定の場合は unsafe が必須になりますので、
プロジェクトのプロパティで、[ビルド]タブの「アンセーフコードの許可」を
有効にしておいてください。

一応、unsafe が不要なバージョンも書いてみました。
（今回の要件には合わないと思います）

using System;
public struct ST_1
{
　public float A;
　public float B;
　public float C;
　public float D;
}
public readonly ref struct ST_2　// 要 C# 7.2 以上
{
　private readonly Span<float> _span;
　public ref float Value1() => ref _span[0];
　public ref float A => ref _span[1];
　public ref float B => ref _span[2];
　public ref float C => ref _span[3];
　public ref float D => ref _span[4];
　public Span<float> ValueArray => _span[1..5];　// 要 C# 8.0 以上
　public ST_2(Span<float> span) => _span = span;
}

class Program
{
　static void Main()
　{
　　ST_2 x = new ST_2(stackalloc float[5] { 1.23f, 2.34f, 3.45f, 4.56f, 5.67f });　// 要 C# 7.3 以上

　　Console.WriteLine("☆☆☆ 渡した値は 5 つ ☆☆☆");
　　Console.WriteLine($"Value1 = {x.Value1()}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[] = {{ {string.Join(", ", x.ValueArray.ToArray())} }}");
　　Console.WriteLine($"A = {x.A}");
　　Console.WriteLine($"B = {x.B}");
　　Console.WriteLine($"C = {x.C}");
　　Console.WriteLine($"D = {x.D}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[0] = {x.ValueArray[0]}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[1] = {x.ValueArray[1]}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[2] = {x.ValueArray[2]}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[3] = {x.ValueArray[3]}");

　　Console.WriteLine();
　　Console.WriteLine("☆☆☆ Value1, ValueArray[1], D を書き換え ☆☆☆");
　　x.Value1() = -123.45f;
　　x.ValueArray[1] = -234.56f;
　　x.D = -345.67f;

　　Console.WriteLine($"Value1 = {x.Value1()}");　// ★ 1.23 → -123.45
　　Console.WriteLine($"ValueArray[] = {{ {string.Join(", ", x.ValueArray.ToArray())} }}"); // ★
　　Console.WriteLine($"A = {x.A}");
　　Console.WriteLine($"B = {x.B}");　// ★ 3.45 → -234.56
　　Console.WriteLine($"C = {x.C}");
　　Console.WriteLine($"D = {x.D}");　// ★ 5.67 → -345.67
　　Console.WriteLine($"ValueArray[0] = {x.ValueArray[0]}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[1] = {x.ValueArray[1]}");　// ★ 3.45 → -234.56
　　Console.WriteLine($"ValueArray[2] = {x.ValueArray[2]}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[3] = {x.ValueArray[3]}");　// ★ 5.67 → -345.67

　　Console.ReadKey();
　}
}

引用返信 編集キー/

■96828 / inTopicNo.6)

　Re[3]: C#でunionを実現する方法

▲▼■

□投稿者/ Hongliang (1154回)-(2021/02/16(Tue) 19:02:04)

2021/02/16(Tue) 19:02:52 編集(投稿者)

> ご提示してくださった方法だと、DLL側の修正が必要になる理解ですが、合っておりますでしょうか？
いいえ。
インデクサとかMarshalAsとかで分かるように、すべてC#側のST_1構造体の定義の話です。

引用返信 編集キー/

■96829 / inTopicNo.7)

　Re[3]: C#でunionを実現する方法

▲▼■

□投稿者/ 魔界の仮面弁士 (2968回)-(2021/02/16(Tue) 19:09:54)

■No96827 (魔界の仮面弁士) に追記
> 一応、unsafe が不要なバージョンも書いてみました。

ST_1 を使うのを忘れていたので書き直し。（structData の階層が抜けてました！）

fixed 版と比べると元コードからの変更点が多くなるので、
今回の目的とは合わないと思いますが。

using System;
public readonly ref struct ST_1
{
　private readonly Span<float> _span;
　public ref float A => ref _span[0];
　public ref float B => ref _span[1];
　public ref float C => ref _span[2];
　public ref float D => ref _span[3];
　public ST_1(Span<float> span) => _span = span;
}
public readonly ref struct ST_2
{
　private readonly Span<float> _span;
　public ref float Value1() => ref _span[0];
　public readonly Span<float> ValueArray => _span[1..5];
　public readonly ST_1 StructData => new ST_1(_span[1..5]);
　public ST_2(Span<float> span) => _span = span;
}

class Program
{
　static void Main()
　{
　　ST_2 x = new ST_2(stackalloc float[5] { 1.23f, 2.34f, 3.45f, 4.56f, 5.67f });

　　Console.WriteLine("☆☆☆ 渡した値は 5 つ ☆☆☆");
　　Console.WriteLine($"Value1 = {x.Value1()}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[] = {{ {string.Join(", ", x.ValueArray.ToArray())} }}");
　　Console.WriteLine($"StructData.A = {x.StructData.A}");
　　Console.WriteLine($"StructData.B = {x.StructData.B}");
　　Console.WriteLine($"StructData.C = {x.StructData.C}");
　　Console.WriteLine($"StructData.D = {x.StructData.D}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[0] = {x.ValueArray[0]}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[1] = {x.ValueArray[1]}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[2] = {x.ValueArray[2]}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[3] = {x.ValueArray[3]}");

　　Console.WriteLine();
　　Console.WriteLine("☆☆☆ Value1, ValueArray[1], StructData.D を書き換え ☆☆☆");
　　x.Value1() = -123.45f;
　　x.ValueArray[1] = -234.56f;
　　x.StructData.D = -345.67f;

　　Console.WriteLine($"Value1 = {x.Value1()}"); // ★ 1.23 → -123.45
　　Console.WriteLine($"ValueArray[] = {{ {string.Join(", ", x.ValueArray.ToArray())} }}"); // ★
　　Console.WriteLine($"StructData.A = {x.StructData.A}");
　　Console.WriteLine($"StructData.B = {x.StructData.B}"); // ★ 3.45 → -234.56
　　Console.WriteLine($"StructData.C = {x.StructData.C}");
　　Console.WriteLine($"StructData.D = {x.StructData.D}"); // ★ 5.67 → -345.67
　　Console.WriteLine($"ValueArray[0] = {x.ValueArray[0]}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[1] = {x.ValueArray[1]}"); // ★ 3.45 → -234.56
　　Console.WriteLine($"ValueArray[2] = {x.ValueArray[2]}");
　　Console.WriteLine($"ValueArray[3] = {x.ValueArray[3]}"); // ★ 5.67 → -345.67

　　Console.ReadKey();
　}
}

引用返信 編集キー/

■96830 / inTopicNo.8)

　Re[4]: C#でunionを実現する方法

▲▼■

□投稿者/ 魔界の仮面弁士 (2969回)-(2021/02/16(Tue) 19:36:35)

■No96829 (魔界の仮面弁士) に追記
> ST_1 を使うのを忘れていたので書き直し。（structData の階層が抜けてました！）

「struct + インスタンスフィールド」を
「class + インスタンスプロパティ」に置き換えたバージョン。

using System;
public class ST_1
{
　private readonly float[] _span = new float[4];
　public float a { get => _span[0]; set => _span[0] = value; }
　public float b { get => _span[1]; set => _span[1] = value; }
　public float c { get => _span[2]; set => _span[2] = value; }
　public float d { get => _span[3]; set => _span[3] = value; }
　public ST_1(float a, float b, float c, float d) => (this.a, this.b, this.c, this.d) = (a, b, c, d);
　public ST_1(float[] f) : this(f[0], f[1], f[2], f[3]) { }
　public ST_1() : this(0f, 0f, 0f, 0f) { }
}
public class ST_2
{
　public float value1 { get; set; }
　public ST_1 structData { get => new ST_1(valueArray); }
　public float[] valueArray { get; init; }
}

class Program
{
　static void Main()
　{
　　ST_2 x = new ST_2 { value1 = 1.23f, valueArray = new float[] { 2.34f, 3.45f, 4.56f, 5.67f } };

　　Console.WriteLine($"value1 = {x.value1}");
　　Console.WriteLine($"valueArray[] = {{ {string.Join(", ", x.valueArray)} }}");
　　Console.WriteLine($"structData.a = {x.structData.a}");
　　Console.WriteLine($"structData.b = {x.structData.b}");
　　Console.WriteLine($"structData.c = {x.structData.c}");
　　Console.WriteLine($"structData.d = {x.structData.d}");
　　Console.WriteLine($"valueArray[0] = {x.valueArray[0]}");
　　Console.WriteLine($"valueArray[1] = {x.valueArray[1]}");
　　Console.WriteLine($"valueArray[2] = {x.valueArray[2]}");
　　Console.WriteLine($"valueArray[3] = {x.valueArray[3]}");

　　Console.WriteLine();
　　Console.WriteLine("☆☆☆ value1, valueArray[1], structData.d を書き換え ☆☆☆");
　　x.value1 = -123.45f;
　　x.valueArray[1] = -234.56f;
　　x.structData.d = -345.67f;

　　Console.WriteLine($"value1 = {x.value1}"); // ★ 1.23 → -123.45
　　Console.WriteLine($"valueArray[] = {{ {string.Join(", ", x.valueArray)} }}"); // ★
　　Console.WriteLine($"structData.a = {x.structData.a}");
　　Console.WriteLine($"structData.b = {x.structData.b}"); // ★ 3.45 → -234.56
　　Console.WriteLine($"structData.c = {x.structData.c}");
　　Console.WriteLine($"structData.d = {x.structData.d}"); // ★ 5.67 → -345.67
　　Console.WriteLine($"valueArray[0] = {x.valueArray[0]}");
　　Console.WriteLine($"valueArray[1] = {x.valueArray[1]}"); // ★ 3.45 → -234.56
　　Console.WriteLine($"valueArray[2] = {x.valueArray[2]}");
　　Console.WriteLine($"valueArray[3] = {x.valueArray[3]}"); // ★ 5.67 → -345.67

　　Console.ReadKey();
　}
}

引用返信 編集キー/

■96856 / inTopicNo.9)

　Re[5]: C#でunionを実現する方法

▲▼■

□投稿者/ taro (21回)-(2021/02/19(Fri) 13:43:03)

Hongliang さま
魔界の仮面弁士さま

重ね重ねありがとうございます。
ご提示くださった方法をどちらも試してみて、より高速な方で実装していこうと考えております。

・・・が、少し体調を崩しておりすぐの確認が難しそうです。
必ず確認して結果をご報告差し上げますのでご容赦ください。

引用返信 編集キー/

■97002 / inTopicNo.10)

　Re[6]: C#でunionを実現する方法

▲▼■

□投稿者/ taro (22回)-(2021/03/14(Sun) 17:35:52)

Hongliang さま
魔界の仮面弁士さま

お返事が遅くなり申し訳ありません。

結論から申し上げますと、魔界の仮面弁士さまの最初のサンプルコードを用いて、
やりたいことが実現できました。
（完全に理解した上で実装したわけではありませんが・・・）

Hongliangさまのご回答は「Explicitの必要すらなくなる」とのことですので、
もっと簡素な実装に出来そうですが、こちらの知識が浅く、コード化する事ができませんでした。

お二人の回答に出てきたキーワードを調べて、よりよいコードを掛けるよう精進いたします。
お忙しい中お付き合いくださりありがとうございました。

解決済み

引用返信 編集キー/

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