C# 封送和远程编程介绍

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在 C# 编程领域中，封送（Marshaling）和远程编程（Remote Programming）是两个极为重要的概念，它们为开发者提供了与不同环境、不同进程或不同机器上的代码进行交互的能力，极大地拓展了应用程序的功能和适用范围。

一、C# 封送

（一）定义与作用

封送是指在托管代码（如 C# 编写的代码，由公共语言运行时 CLR 管理）和非托管代码（如 C、C++ 编写的代码，没有 CLR 参与）之间进行数据转换和传递的过程。不同编程语言和环境在调用约定、布局约定、基本数据类型大小、对象创建与销毁约定以及设计准则等方面存在差异。例如，C# 中的char类型和 C 中的char类型在大小和编码方式上可能不同。因此，需要封送来解决这些差异，确保数据能够在不同环境之间正确传递和理解。它就像是一座桥梁，连接着托管世界和非托管世界，使得两者能够进行有效的通信。

（二）常见的封送类型及处理方式

blittable 类型

像byte、short、int、long等及其无符号对应类型，这些类型在托管和非托管代码之间传递时，不需要特殊的封送处理，因为它们在不同环境中的内存布局和表示方式是一致的，可以直接进行数据传输。

非 blittable 类型

字符串类型：在 C# 与非托管代码交互时，若要将string封送到非托管函数，可以使用Marshal.StringToHGlobalAnsi、Marshal.StringToHGlobalAuto、Marshal.StringToHGlobalUni等方法，操作完成后需调用Marshal.FreeHGlobal释放内存；从非托管函数中取出string则可使用Marshal.PtrToStringAnsi、Marshal.PtrToStringAuto、Marshal.PtrToStringUni。例如，当调用一个非托管的 C 函数，该函数接收一个 ANSI 编码的字符串参数时，就可以使用Marshal.StringToHGlobalAnsi将 C# 中的string转换为符合要求的非托管内存中的字符串形式。

数组类型：对于byte[]（或其他基础类型的数组），可以使用Marshal.Copy方法实现从byte[]拷贝封送到非托管函数，或从非托管函数拷贝封送到byte[] 。另外，还可以采用固定内存直接传送byte[]的原始地址的方式（这种方式省去了申请内存和拷贝的开销，速度更快），具体是使用GCHandle并指定GCHandleType.Pinned类型。假设需要将一个字节数组传递给非托管代码进行快速处理，固定内存地址的方式就能提高数据传输效率。
委托类型：从delegate封送到非托管函数可使用Marshal.GetFunctionPointerForDelegate，从非托管函数中取出则使用Marshal.GetDelegateForFunctionPointer 。在封送到非托管函数时，要确保垃圾回收器（GC）不会回收委托，通常需要保持引用但不需要将其固定。比如在实现回调函数机制时，就可能涉及委托类型的封送。

结构体类型：在 C# 中按相同顺序和对应数据类型声明一个同样的struct（只能使用基础类型和固定长度的数组），并且标记StructLayout的LayoutKind.Sequential属性，然后利用Marshal.StructureToPtr和Marshal.PtrToStructure进行封送。当与非托管代码进行结构体数据交互时，这种方式能保证数据结构的正确传递。

（三）自动封送与手动封送

自动封送：当 C# 声明的extern函数返回类型和参数类型中有托管类型（如string、byte[]、委托等）时，CLR 会自动进行封送处理，这大大节省了开发者编写封送代码的时间和精力。例如，在调用一个非托管的 DLL 函数，该函数的参数是一个字符串时，C# 代码中无需额外编写复杂的封送代码，CLR 会自动完成字符串类型的封送转换。
手动封送：在某些特殊情况下，自动封送无法满足需求，就需要手动进行封送。比如当string的编码是 UTF - 8 之类的非 ANSI 非 UTF - 16 编码时，必须手动进行封送并同时转换编码；又或者委托转换成函数指针的操作比较耗时，如果有频繁的对同一委托进行封送调用，预存转换后的结果能够显著提升性能，此时也需要手动进行封送处理。

二、C# 远程编程

（一）.NET Remoting 框架概述

.NET Remoting 是一种分布式处理框架，它允许对象通过应用程序域与另一对象进行交互，可以看作是 DCOM 的一种升级，并且很好地融合到了.NET 平台下。其核心优势在于提供了一种灵活且抽象的进程间通信方式，使得开发者无需关注具体的客户端或服务器应用程序域，也无需关心特定的通信协议，就能实现不同应用程序域甚至不同机器上的对象之间的通信。

（二）主要组件

可远程处理的对象（Remoteable Object）：这是需要在远程环境中被访问和调用的对象。它必须继承自MarshalByRefObject类，以便能够跨越应用程序域进行通信。例如，一个实现了业务逻辑的服务类，希望被远程客户端调用其方法，就可以让这个类继承MarshalByRefObject。

远程监听应用程序（Remote Listener Application）：负责监听对远程对象的请求。它创建并注册通信通道，同时注册远程对象，使其能够被远程客户端发现和访问。比如在服务器端，通过创建一个 TCP 或 HTTP 通道，并将远程对象注册到该通道上，等待客户端的连接请求。

远程客户端应用程序（Remote Client Application）：向远程对象发出请求。客户端通过 Remoting 框架，访问通道以获取服务器端对象的引用，然后通过该引用调用远程对象的方法。在客户端代码中，首先创建一个与服务器端对应的通道，然后使用Activator.GetObject等方法获取远程对象的引用，进而调用其公开的方法。

（三）通信原理与通道

通信原理：在 Remoting 中，客户端获取服务器端对象时，得到的并不是实际的服务端对象，而是它的引用，这保证了客户端和服务器端对象的松散耦合，同时优化了通信性能。客户端通过通道发送请求消息，服务器端通过相应的通道接收请求并处理，然后将结果通过通道返回给客户端。整个过程就像是客户端和服务器端通过一条 “通信管道” 进行交互，而这条 “管道” 就是通道。

通道类型：主要支持 TCP（传输控制协议）和 HTTP（超文本传输协议）通道。使用 TCP 通道时，数据以二进制形式传输，效率较高，适合在内部网络环境中使用；而 HTTP 通道则基于 HTTP 协议，数据以 SOAP（简单对象访问协议）格式传输，具有更好的跨平台和跨网络环境的兼容性，适合在 Internet 等复杂网络环境中使用。

（四）代码示例

定义远程对象

using System;
namespace RemoteObject
{public class MyRemoteObject : MarshalByRefObject{public MyRemoteObject(){}public int Add(int a, int b){return a + b;}}
}

服务器端代码

using System;
using System.Runtime.Remoting.Channels;
using System.Runtime.Remoting.Channels.Tcp;
using RemoteObject;namespace RemoteServer
{class Program{static void Main(string[] args){// 创建TCP服务器通道，端口号为8080TcpServerChannel channel = new TcpServerChannel(8080);// 注册通道ChannelServices.RegisterChannel(channel, false);// 注册远程对象，对象URI为"MyRemoteObject"，激活模式为单例RemotingConfiguration.RegisterWellKnownServiceType(typeof(MyRemoteObject), "MyRemoteObject", WellKnownObjectMode.Singleton);Console.WriteLine("服务器已启动，等待客户端连接...");Console.Read();}}
}

客户端代码

using System;
using System.Runtime.Remoting.Channels;
using System.Runtime.Remoting.Channels.Tcp;
using RemoteObject;namespace RemoteClient
{class Program{static void Main(string[] args){// 创建TCP客户端通道TcpClientChannel channel = new TcpClientChannel();// 注册通道ChannelServices.RegisterChannel(channel, false);// 获取远程对象引用MyRemoteObject remoteObject = (MyRemoteObject)Activator.GetObject(typeof(MyRemoteObject), "tcp://localhost:8080/MyRemoteObject");// 调用远程对象的方法int result = remoteObject.Add(3, 5);Console.WriteLine("调用远程方法结果: " + result);Console.Read();}}
}