Приведение массива байтов в управляемую структуру

Update: ответы на этот вопрос помогли мне кодировать проект с открытым исходным кодом Alicanc's Modern Warfare 2 инструмент на GitHub. Вы можете видеть, как я читаю эти пакеты в MW2Packets.cs и расширения, которые я закодировал для чтения больших данных endian в расширения.cs.

я захватываю UDP-пакеты Call of Duty: Modern Warfare 2 использование Pcap.Net в моем приложении c#. Я получаю byte[] из библиотеки. Я попытался разобрать его как строку,но это не сработало.

на byte[] у меня есть общий заголовок пакета, затем другой заголовок, специфичный для типа пакета, а затем информация о каждом игроке в лобби.

полезный человек осмотрел некоторые пакеты для меня и придумал эти структуры:

// Fields are big endian unless specified otherwise.
struct packet_header
{
    uint16_t magic;
    uint16_t packet_size;
    uint32_t unknown1;
    uint32_t unknown2;
    uint32_t unknown3;
    uint32_t unknown4;
    uint16_t unknown5;
    uint16_t unknown6;
    uint32_t unknown7;
    uint32_t unknown8;
    cstring_t packet_type; //  terminated string
};

// Fields are little endian unless specified otherwise.
struct header_partystate //Header for the "partystate" packet type
{
    uint32_t unknown1;
    uint8_t unknown2;
    uint8_t player_entry_count;
    uint32_t unknown4;
    uint32_t unknown5;
    uint32_t unknown6;
    uint32_t unknown7;
    uint8_t unknown8;
    uint32_t unknown9;
    uint16_t unknown10;
    uint8_t unknown11;
    uint8_t unknown12[9];
    uint32_t unknown13;
    uint32_t unknown14;
    uint16_t unknown15;
    uint16_t unknown16;
    uint32_t unknown17[10];
    uint32_t unknown18;
    uint32_t unknown19;
    uint8_t unknown20;
    uint32_t unknown21;
    uint32_t unknown22;
    uint32_t unknown23;
};

// Fields are little endian unless specified otherwise.
struct player_entry
{
    uint8_t player_id;

    // The following fields may not actually exist in the data if it's an empty entry.
    uint8_t unknown1[3];
    cstring_t player_name;
    uint32_t unknown2;
    uint64_t steam_id;
    uint32_t internal_ip;
    uint32_t external_ip;
    uint16_t unknown3;
    uint16_t unknown4;
    uint32_t unknown5;
    uint32_t unknown6;
    uint32_t unknown7;
    uint32_t unknown8;
    uint32_t unknown9;
    uint32_t unknown10;
    uint32_t unknown11;
    uint32_t unknown12;
    uint16_t unknown13;
    uint8_t unknown14[???];     // Appears to be a bit mask, sometimes the length is zero, sometimes it's one. (First entry is always zero?)
    uint8_t unknown15;
    uint32_t unknown16;
    uint16_t unknown17;
    uint8_t unknown18[???];     // Most of the time this is 4 bytes, other times it is 3 bytes.
};

я воссоздал структуру заголовка пакета в моей приложения C#, как это:

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack=1)]
struct PacketHeader
{
    public UInt16 magic;
    public UInt16 packetSize;
    public UInt32 unknown1;
    public UInt32 unknown2;
    public UInt32 unknown3;
    public UInt32 unknown4;
    public UInt16 unknown5;
    public UInt16 unknown6;
    public UInt32 unknown7;
    public UInt32 unknown8;
    public String packetType;
}

затем я попытался сделать структура для заголовка "partystate", но у меня есть ошибки, говорящие fixed ключевое слово небезопасно:

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack=1)]
struct PartyStateHeader
{
    UInt32 unknown1;
    Byte unknown2;
    Byte playerEntryCount;
    UInt32 unknown4;
    UInt32 unknown5;
    UInt32 unknown6;
    UInt32 unknown7;
    Byte unknown8;
    UInt32 unknown9;
    UInt16 unknown10;
    Byte unknown11;
    fixed Byte unknown12[9];
    UInt32 unknown13;
    UInt32 unknown14;
    UInt16 unknown15;
    UInt16 unknown16;
    fixed UInt32 unknown17[10];
    UInt32 unknown18;
    UInt32 unknown19;
    Byte unknown20;
    UInt32 unknown21;
    UInt32 unknown22;
    UInt32 unknown23;
}

Я ничего не мог сделать для записей игрока из-за разной размере unknown14 и unknown18. (Записи игроков являются наиболее важными.)

теперь, так или иначе, я должен бросить byte[] Я этих PacketHeader структур. К сожалению, это не так просто как (PacketHeader)bytes. Я попробовал этот метод я нашел в интернете, но он бросил AccessViolationException:

GCHandle handle = GCHandle.Alloc(bytes, GCHandleType.Pinned);
PacketHeader packetHeader = (PacketHeader)Marshal.PtrToStructure(handle.AddrOfPinnedObject(), typeof(PacketHeader));

как я могу этого достичь?

7 ответов


Я бы превратил массив байтов в поток памяти. Затем создайте экземпляр двоичного считывателя в этом потоке. А затем определите вспомогательные функции, которые берут двоичный считыватель и анализируют один класс.

построен в BinaryReader класс всегда использует little endian.

Я бы использовал классы вместо структур здесь.

class PacketHeader 
{
    uint16_t magic;
    uint16_t packet_size;
    uint32_t unknown1;
    uint32_t unknown2;
    uint32_t unknown3;
    uint32_t unknown4;
    uint16_t unknown5;
    uint16_t unknown6;
    uint32_t unknown7;
    uint32_t unknown8;
    string packet_type; // replaced with a real string
};

PacketHeader ReadPacketHeader(BinaryReader reader)
{
  var result=new PacketHeader();
  result.magic = reader.ReadInt16();
  ...
  result.packet_type=ReadCString();//Some helper function you might need to define yourself
  return result;
}

//Я нашел это: http://code.cheesydesign.com/?p=572 (я еще не проверял, но / на первый взгляд это будет хорошо работать.)

    /// <summary>
    /// Reads in a block from a file and converts it to the struct
    /// type specified by the template parameter
    /// </summary>
    /// <typeparam name="T"></typeparam>
    /// <param name="reader"></param>
    /// <returns></returns>
    private static T FromBinaryReader<T>(BinaryReader reader)
    {

        // Read in a byte array
        byte[] bytes = reader.ReadBytes(Marshal.SizeOf(typeof(T)));

        // Pin the managed memory while, copy it out the data, then unpin it
        GCHandle handle = GCHandle.Alloc(bytes, GCHandleType.Pinned);
        T theStructure = (T)Marshal.PtrToStructure(handle.AddrOfPinnedObject(), typeof(T));
        handle.Free();

        return theStructure;
    }

вот как я сделал:

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
public static object GetObjectFromBytes(byte[] buffer, Type objType)
{
    object obj = null;
    if ((buffer != null) && (buffer.Length > 0))
    {
        IntPtr ptrObj = IntPtr.Zero;
        try
        {
            int objSize = Marshal.SizeOf(objType);
            if (objSize > 0)
            {
                if (buffer.Length < objSize)
                    throw new Exception(String.Format("Buffer smaller than needed for creation of object of type {0}", objType));
                ptrObj = Marshal.AllocHGlobal(objSize);
                if (ptrObj != IntPtr.Zero)
                {
                    Marshal.Copy(buffer, 0, ptrObj, objSize);
                    obj = Marshal.PtrToStructure(ptrObj, objType);
                }
                else
                    throw new Exception(String.Format("Couldn't allocate memory to create object of type {0}", objType));
            }
        }
        finally
        {
            if (ptrObj != IntPtr.Zero)
                Marshal.FreeHGlobal(ptrObj);
        }
    }
    return obj;
}

и в определении структуры я не использовал ни fixed края, вместо этого я использовал MarshalAs атрибут, если стандартный маршалинг не работал. Это то, что вам, вероятно, понадобится для струны.

вы бы использовали эту функцию следующим образом:

PacketHeader ph = (PacketHeader)GetObjectFromBytes(buffer, typeof(PacketHeader));

изменить: Я не видел вашего "ограничения" BigEndian в примере кода. Это решение будет работать только если байты LittleEndian.

редактирование 2: В строка вашего примера вы бы украсить его с:

[MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)]

в массивах я бы пошел с чем-то вроде этого для массива n-размера:

[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = n)]

Ну, у вас здесь две задачи. Во-первых, интерпретировать byte[] как структуру по существу, а во-вторых, иметь дело с возможной различной эндианностью.

Итак, они несколько расходятся. AFAIK, если вы хотите использовать маршалинг - он будет просто интерпретировать байты, как если бы это была управляемая структура. Так что переход от одного эндиана к другому остается за вами. Это не трудно сделать, но это не будет автоматическим.

Итак, чтобы интерпретировать byte[] как struct, вы должны иметь что - то вроде что:

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
internal struct X
{
    public int IntValue;
    [MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst = 3, ArraySubType = UnmanagedType.U1)] 
    public byte[] Array;
}

static void Main(string[] args)
{
    byte[] data = {1, 0, 0, 0, 9, 8, 7}; // IntValue = 1, Array = {9,8,7}
    IntPtr ptPoit = Marshal.AllocHGlobal(data.Length);
    Marshal.Copy(data, 0, ptPoit, data.Length);
    var x = (X) Marshal.PtrToStructure(ptPoit, typeof (X));
    Marshal.FreeHGlobal(ptPoit);

    Console.WriteLine("x.IntValue = {0}", x.IntValue);
    Console.WriteLine("x.Array = ({0}, {1}, {2})", x.Array[0], x.Array[1], x.Array[2]);
}

Итак, первые 4 байта идут в IntValue (1,0,0,0) - > [little endian] -> 1 Следующие 3 байта идут непосредственно в массив.

Если вы хотите BigEndian, вы должны сделать это сами:

int LittleToBigEndian(int littleEndian)
{
    byte[] buf = BitConverter.GetBytes(littleEndian).Reverse().ToArray();
    return BitConverter.ToInt32(buf, 0);
}

это несколько беспорядочно, поэтому, вероятно, для вас будет лучше придерживаться вашего написанного на заказ парсера, который берет байты один за другим из исходного байта[] и заполняет ваш класс данных без StructLayout и другого родного взаимодействия.


мой подход отличается. Я не хотел копировать байт.
Я просто хотел использовать их, изменить некоторые из них и использовать измененный массив byte[] в другом месте как byte[].
После копания google и stackoverflow я решил перейти в небезопасный / фиксированный.
Есть игры с кодом я нашел быстрый код без копирования.
Это отладочный/тестовый код. Проверьте это в режиме отладки.
Помните, что таким образом вы не делаете копию, и вы работаете с необработанными данными byte [].
Любой изменение структуры будет отражать изменение массива byte[] и наоборот.
++ ПРОТЕСТИРОВАНО++ РАБОТАЕТ

//FOR DEBUG/TEST ONLY
using System.Runtime.InteropServices;
namespace ByteStructCast1
{
    class Program
    {
        [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
        unsafe struct StructTest//4B
        {
            [MarshalAs(UnmanagedType.U2)]
            public ushort item1;//2B
            public fixed byte item2[2];//2B =2x 1B
        }
        static void Main(string[] args)
        {
            //managed byte array
            byte[] DB1 = new byte[7];//7B more than we need. byte buffer usually is greater.
            DB1[0] = 2;//test data |> LITTLE ENDIAN
            DB1[1] = 0;//test data |
            DB1[2] = 3;//test data
            DB1[3] = 4;//test data
            unsafe //OK we are going to pin unmanaged struct to managed byte array
            {
                fixed(byte* db1 = DB1) //db1 is pinned pointer to DB1 byte[] array
                {
                    //StructTest t1 = *(StructTest*)db1;    //does not change DB1/db1
                    //t1.item1 = 11;                        //does not change DB1/db1
                    db1[0] = 22;                            //does CHANGE DB1/db1
                    DB1[0] = 33;                            //does CHANGE DB1/db1
                    StructTest* ptest = (StructTest*)db1;   //does CHANGE DB1/db1
                    ptest->item1 = 44;                      //does CHANGE DB1/db1
                    ptest->item2[0]++;                      //does CHANGE DB1/db1
                    ptest->item2[1]--;                      //does CHANGE DB1/db1
                }
            }
        }
    }
}

для тех, кто имеет доступ к функциям C# 7.3, я использую этот кусок небезопасного кода для "сериализации" в байты:

public static class Serializer
{
    public static unsafe byte[] Serialize<T>(T value) where T : unmanaged
    {
        byte[] buffer = new byte[sizeof(T)];

        fixed (byte* bufferPtr = buffer)
        {
            Buffer.MemoryCopy(&value, bufferPtr, sizeof(T), sizeof(T));
        }

        return buffer;
    }

    public static unsafe T Deserialize<T>(byte[] buffer) where T : unmanaged
    {
        T result = new T();

        fixed (byte* bufferPtr = buffer)
        {
            Buffer.MemoryCopy(bufferPtr, &result, sizeof(T), sizeof(T));
        }

        return result;
    }
}

A unmanaged тип может быть структурой (простой структурой без ссылочных типов, рассматриваемых управляемых структур) или собственным типом, таким как int, short, etc.


чтобы преобразовать массив байтов в строку, Вы делаете это;

byte [] dBytes = ...
string str;
System.Text.UTF8Encoding enc = new System.Text.UTF8Encoding();
str = enc.GetString(dBytes);

и преобразовать строку обратно в массив байтов

public static byte[] StrToByteArray(string str)
{
    System.Text.UTF8Encoding  encoding=new System.Text.UTF8Encoding();
    return encoding.GetBytes(str);
}

теперь прочитайте строку и посмотрите, что ваши данные.