为啥 C# 数组在 Android 上运行时通过 ref 从 C# 传递到 C++ 库后变为长度 1 但在 Windows 上正常工作？

Posted 2023-04-13

【中文标题】为啥 C# 数组在 Android 上运行时通过 ref 从 C# 传递到 C++ 库后变为长度 1 但在 Windows 上正常工作？

【英文标题】：Why does C# array change to length 1 after being passed by ref from C# to a C++ library when running on Android but works properly on Windows?为什么 C# 数组在 Android 上运行时通过 ref 从 C# 传递到 C++ 库后变为长度 1 但在 Windows 上正常工作？

【发布时间】：2021-08-29 06:01:04

【问题描述】：

我作为 ref 从 C# 传递给 C++ 库函数的数组长度返回长度为 1，而不是在 android 上运行时的实际长度。

代码在为 Windows 编写时运行良好，但不适用于 Android。

仅供参考，这是一个 Unity 项目，我正在使用 OpenCV。

我在库中有以下函数。

    extern "C" void ApplyCannyEffect(Color32 **rawImage, int width, int height)
    
        Mat image(height, width, CV_8UC4, *rawImage);
    
        flip(image, image, -1);
    
        Mat edges;
        Canny(image, edges, 50, 200);
        dilate(edges, edges, (5, 5));
        cvtColor(edges, edges, COLOR_GRAY2RGBA);
        normalize(edges, edges, 0, 1, NORM_MINMAX);
        multiply(image, edges, image);
    
        flip(image, image, 0);
    

Color32 定义为

   struct Color32
   
       uchar red;
       uchar green;
       uchar blue;
       uchar alpha;
   ;

在我的 C# 代码中，我通过以下方式声明此函数：

    [DllImport("test")]
    internal static extern void ApplyCannyEffect(ref Color32[] rawImage, int width, int height);

在 C# 中，我从纹理中获取图像数据。 Unity 的 GetPixels32 函数为每个像素返回一个结构数组，从左下角的像素开始（Unity 的约定，而不是 OpenCV 的）。这些结构是四个字节，每个字节用于每个像素的红色、绿色、蓝色和 alpha 值。然后我检查数组的长度，它是预期的大小（以像素为单位的宽度 * 以像素为单位的高度）。我调用 C++ 函数。然后我检查数组的长度，它是 1。不用说，我没有使用大小为 1 像素的图像。

    Color32[] rawImage = texture.GetPixels32();
    Debug.Log(rawImage.Length.ToString());  //output is as expected on both Windows and Android
    ApplyCannyEffect(ref rawImage, texture.width, texture.height);
    Debug.Log(rawImage.Length.ToString());  //output is same as above on Windows but "1" on Android

它可以按预期在 Windows 上运行，但不能在 Android 上运行。我的Windows代码和我的Android代码之间的相关代码是不变的。

是什么原因造成的？

我对 C++ 不太熟悉。但我没想到需要在 C++ 中将 Color32 参数作为指向指针的指针传递（我从教程中获得了这个示例代码）。这是因为我正在传递一个结构数组吗？通过在结构数组上使用两个引用运算符，它最终会成为指向数组第一个结构元素的第一个 uchar 的指针吗？这是函数调用后长度为1的原因吗？

为了测试这一点，我尝试将 Color32 Structs 数组转换为一个字节数组，该字节数组的长度是 C# 中 Color32 数组的 4 倍（r、g、b 和一个按顺序填充字节数组的数据）

    private byte[] Color32toByteArray(Color32[] rawImage)
    
        int outputIndex = 0;
        byte[] output = new byte[rawImage.Length * 4];
        for (int c = 0; c < rawImage.Length; c++)
        
            output[outputIndex] = rawImage[c].r;
            outputIndex++;
            output[outputIndex] = rawImage[c].g;
            outputIndex++;
            output[outputIndex] = rawImage[c].b;
            outputIndex++;
            output[outputIndex] = rawImage[c].a;
            outputIndex++;
        
        Debug.Log("rawImage byte array length " + output.Length.ToString());
        return output;
    

然后将输出传递给我修改为的 Windows C++ dll 函数：

extern "C" __declspec(dllexport) void ApplyCannyEffect_Byte(unsigned char* rawImage, int width, int height)

    using namespace cv;

    // create an opencv object sharing the same data space
    Mat image(height, width, CV_8UC4, rawImage);

    // start with flip (in both directions) if your image looks inverted
    flip(image, image, -1);

    Mat edges;
    Canny(image, edges, 50, 200);
    dilate(edges, edges, (5, 5));
    cvtColor(edges, edges, COLOR_GRAY2RGBA);
    normalize(edges, edges, 0, 1, NORM_MINMAX);
    multiply(image, edges, image);

    // flip again (just vertically) to get the right orientation
    flip(image, image, 0);

通过以下代码

    Color32[] rawImage = texture.GetPixels32();
    int length = rawImage.Length;
    byte[] rawByteImage = Color32toByteArray(rawImage);
    ApplyCannyEffect_Byte(ref rawByteImage, texture.width, texture.height);
    rawImage = BytetoColor32Array(rawByteImage, texture.width, texture.height);
    texture.SetPixels32(rawImage);
    texture.Apply();
    Debug.Log((rawByteImage.Length / 4).ToString() + " " + rawImage.Length.ToString());

但这也（在 Windows 上）只是在 ApplyCannyEffect_Byte 调用时使程序崩溃（注释该行按预期工作，数组长度的输出是正确的）。

为什么第一组代码可以在 Windows 上运行，而在 Android 上不行？

【参考方案1】：

这可能是包装问题。考虑使用 Unity 的 Color32 结构，该结构完美对齐以用于本机代码。

您也不能将托管数组作为 ref 传递（因为 ref 还可能添加内部信息，例如 数组长度 在实际数据之前，这些信息会被 DLL 代码覆盖)，对于这个调用，你应该使用

Color32[] rawImage = texture.GetPixels32();
var ptr = Marshal.UnsafeAddrOfPinnedArrayElement(rawImage, 0);
ApplyCannyEffect_Byte(ptr, texture.width, texture.height);
texture.SetPixels32(rawImage);
texture.Apply();
... 

// Modified function import:
[DllImport("test")]
internal static extern void ApplyCannyEffect(IntPtr rawImage, int width, int height);

注意：没有转换，因为它实际上并不需要并且会大大降低性能，还会产生无用的 GC 分配。使用本机函数，您可以直接写入 Color32 数组。

NOTE2：对于完全无 GC 的实现，考虑使用 NativeArray Texture2D.GetPixelData() 方法，您可以从 NativeArray 获取 IntPtr，并在 SetPixels32 或预分配 Color32[] 数组后处理它并使用 GCHandle 固定它（不是很方便的解决方案） .

无需更改 DLL 函数签名。