Comportement de marshaling par défaut

Le marshaling d’interopérabilité agit sur les règles qui définissent le comportement des données associées aux paramètres de méthode quand elles sont passées de la mémoire managée à la mémoire non managée. Ces règles intégrées contrôlent les activités de marshaling comme les transformations de types de données, le fait qu’un appelant puisse changer les données passées et retourner ces changements à l’appelant, ainsi que les circonstances dans lesquelles le marshaleur fournit des optimisations de performances.

Cette section décrit les caractéristiques du comportement par défaut du service de marshaling d’interopérabilité. Elle présente des informations détaillées sur le marshaling des tableaux, des types booléens, des types char, des délégués, des classes, des objets, des chaînes et des structures.

Gestion de la mémoire avec le marshaleur d’interopérabilité

Le marshaleur d’interopérabilité tente toujours de libérer de la mémoire allouée par du code non managé. Ce comportement est conforme aux règles de gestion de mémoire COM, mais pas à celles qui régissent le code C++ natif.

Vous pouvez créer une confusion si vous anticipez le comportement du C++ natif (aucune libération de mémoire) lors d‘un appel de code non managé qui libère automatiquement de la mémoire pour les pointeurs. Par exemple, l'appel de la méthode non managée suivante à partir d'une DLL C++ ne libère pas automatiquement de la mémoire.

Signature non managée

BSTR MethodOne (BSTR b) {  
     return b;  
}  

Toutefois, si vous définissez la méthode comme un prototype d’appel de code non managé, puis remplacez chaque type BSTR par un type String et appelez MethodOne, le common language runtime tentera de libérer b deux fois. Vous pouvez modifier le comportement de marshaling en utilisant des types IntPtr plutôt que des types String.

Le runtime utilise toujours la méthode CoTaskMemFree sur Windows et la méthode libérer sur d’autres plateformes pour libérer de la mémoire. Si la mémoire que vous utilisez n’a pas été allouée avec la méthode CoTaskMemAlloc sur Windows ou la méthode malloc sur d’autres plateformes, vous devez utiliser un IntPtr et libérer la mémoire manuellement à l’aide de la méthode appropriée. De même, vous pouvez éviter la libération automatique de mémoire dans les cas où celle-ci ne doit jamais être libérée, par exemple quand vous utilisez la fonction GetCommandLine depuis Kernel32.dll qui retourne un pointeur à la mémoire du noyau. Pour plus d’informations sur la libération manuelle de mémoire, consultez Mémoires tampons, exemple.

Marshaling par défaut pour les classes

Les classes peuvent être marshalées seulement par COM Interop et sont toujours marshalées en tant qu’interfaces. Dans certains cas, l’interface utilisée pour marshaler la classe est appelée interface de classe. Pour plus d’informations sur la substitution de l’interface de classe par une interface de votre choix, consultez Présentation de l’interface de classe.

Passage de classes à COM

Quand une classe managée est passée à COM, le marshaleur d’interopérabilité encapsule automatiquement la classe avec un proxy COM et passe l’interface de la classe produite par le proxy à l’appel de méthode COM. Le proxy délègue ensuite tous les appels sur l'interface de classe vers l'objet managé. Le proxy expose également d'autres interfaces qui ne sont pas explicitement implémentées par la classe. Le proxy implémente automatiquement les interfaces telles que IUnknown et IDispatch pour le compte de la classe.

Passage de classes à du code .NET

Les coclasses ne sont généralement pas utilisées en tant qu'arguments de méthode dans COM. Au lieu d’une coclasse, c’est une interface par défaut qui est généralement passée.

Quand une interface est passée dans du code managé, le marshaleur d’interopérabilité est responsable de l’encapsulation de l’interface avec le wrapper approprié et du passage du wrapper à la méthode managée. Savoir quel wrapper utiliser peut s'avérer difficile. Chaque instance d'un objet COM possède un seul et unique wrapper, quel que soit le nombre d'interfaces qu'implémente l'objet. Par exemple, un objet COM qui implémente cinq interfaces différentes n'a qu'un seul wrapper. Le même wrapper expose les cinq interfaces. Si deux instances de l'objet COM sont créées, deux instances du wrapper sont créées.

Pour que le wrapper conserve le même type durant toute sa durée de vie, le marshaleur d’interopérabilité doit identifier le bon wrapper la première fois qu’une interface exposée par l’objet est passée via le marshaleur. Le marshaleur identifie l’objet en examinant une des interfaces implémentées par l’objet.

Par exemple, le marshaleur détermine que le wrapper de classe doit être utilisé pour encapsuler l’interface qui a été passée dans le code managé. Quand l’interface est passée pour la première fois via le marshaleur, celui-ci vérifie si l’interface provient d’un objet connu. Cette vérification se produit dans deux situations :

• Une interface est implémentée par un autre objet managé qui a été passé à COM à un autre endroit. Le marshaleur peut facilement identifier les interfaces exposées par les objets managés. De plus, il est capable de faire correspondre l’interface avec l’objet managé qui fournit l’implémentation. L'objet managé est ensuite passé à la méthode sans qu'aucun wrapper ne soit nécessaire.

• Un objet qui a déjà été encapsulé implémente l'interface. Pour déterminer si tel est le cas, le marshaleur interroge l’objet au sujet de son interface IUnknown et compare l’interface retournée aux interfaces des autres objets déjà enveloppés. Si l'interface est identique à celle d'un autre wrapper, les objets ont la même identité et le wrapper existant est passé à la méthode.

Si une interface ne provient pas d’un objet connu, le marshaleur effectue ce qui suit :

1. Le marshaleur interroge l’objet au sujet de l’interface IProvideClassInfo2. Si celle-ci est fournie, le marshaleur utilise le CLSID retourné depuis IProvideClassInfo2.GetGUID pour identifier la coclasse fournissant l’interface. Avec le CLSID, le marshaleur peut localiser le wrapper à partir du Registre si l’assembly a été inscrit auparavant.

2. Le marshaleur interroge l’interface au sujet de l’interface IProvideClassInfo. Si celle-ci est fournie, le marshaleur utilise le ITypeInfo retourné à partir d’IProvideClassInfo.GetClassinfo pour déterminer le CLSID de la classe exposant l’interface. Le marshaleur peut utiliser le CLSID pour localiser les métadonnées du wrapper.

3. Si le marshaleur ne peut toujours pas identifier la classe, il enveloppe l’interface avec une classe wrapper générique appelée System.__ComObject.

Marshaling par défaut pour les délégués

Un délégué managé est marshalé comme interface COM ou comme pointeur de fonction, selon le mécanisme d’appel :

• Pour un appel de code non managé, un délégué est marshalé par défaut comme pointeur de fonction non managée.

• Pour COM Interop, un délégué est marshalé par défaut comme interface COM de type _Delegate. L’interface _Delegate est définie dans la bibliothèque de types Mscorlib.tlb et contient la méthode Delegate.DynamicInvoke qui permet d’appeler la méthode que le délégué référence.

Le tableau suivant montre les options de marshaling pour le type de données délégué managé. L'attribut MarshalAsAttribute fournit plusieurs valeurs d'énumération UnmanagedType pour marshaler les délégués.

Examinez l'exemple de code suivant dans lequel les méthodes de DelegateTestInterface sont exportées vers une bibliothèque de types COM. Remarquez que seuls les délégués marqués à l’aide du mot clé ref (ou ByRef) sont passés en tant que paramètres en entrée/sortie.

using System;  
using System.Runtime.InteropServices;  
  
public interface DelegateTest {  
void m1(Delegate d);  
void m2([MarshalAs(UnmanagedType.Interface)] Delegate d);
void m3([MarshalAs(UnmanagedType.Interface)] ref Delegate d);
void m4([MarshalAs(UnmanagedType.FunctionPtr)] Delegate d);
void m5([MarshalAs(UnmanagedType.FunctionPtr)] ref Delegate d);
}  

Représentation d'une bibliothèque de types

importlib("mscorlib.tlb");  
interface DelegateTest : IDispatch {  
[id(…)] HRESULT m1([in] _Delegate* d);  
[id(…)] HRESULT m2([in] _Delegate* d);  
[id(…)] HRESULT m3([in, out] _Delegate** d);  
[id()] HRESULT m4([in] int d);  
[id()] HRESULT m5([in, out] int *d);  
   };  

Un pointeur fonction peut être déréférencé, comme n'importe quel autre pointeur fonction non managé.

Dans cet exemple, quand les deux délégués sont marshalés comme UnmanagedType.FunctionPtr, le résultat est un int et un pointeur vers un int. Comme les types délégués sont marshalés, int représente ici un pointeur vers une valeur void (void*), qui est l’adresse du délégué en mémoire. En d’autres termes, ce résultat est spécifique des systèmes Windows 32 bits, car int représente ici la taille du pointeur de fonction.

Par exemple, le code suivant est incorrect, car la référence à l'objet cb passé à la méthode SetChangeHandler ne permet pas à cb de rester actif au-delà de la durée de vie de la méthode Test. Une fois l'objet cb collecté, le pointeur fonction passé à SetChangeHandler n'est plus valide.

public class ExternalAPI {  
   [DllImport("External.dll")]  
   public static extern void SetChangeHandler(  
      [MarshalAs(UnmanagedType.FunctionPtr)]ChangeDelegate d);  
}  
public delegate bool ChangeDelegate([MarshalAs(UnmanagedType.LPWStr) string S);  
public class CallBackClass {  
   public bool OnChange(string S){ return true;}  
}  
internal class DelegateTest {  
   public static void Test() {  
      CallBackClass cb = new CallBackClass();  
      // Caution: The following reference on the cb object does not keep the
      // object from being garbage collected after the Main method
      // executes.  
      ExternalAPI.SetChangeHandler(new ChangeDelegate(cb.OnChange));
   }  
}  

Pour compenser les garbage collection inattendus, l'appelant doit s'assurer que l'objet cb reste actif aussi longtemps que le pointeur fonction non managé est utilisé. Si vous le souhaitez, vous pouvez faire en sorte que le code non managé informe le code managé quand le pointeur fonction n'est plus utile, comme dans l'exemple suivant.

internal class DelegateTest {  
   CallBackClass cb;  
   // Called before ever using the callback function.  
   public static void SetChangeHandler() {  
      cb = new CallBackClass();  
      ExternalAPI.SetChangeHandler(new ChangeDelegate(cb.OnChange));  
   }  
   // Called after using the callback function for the last time.  
   public static void RemoveChangeHandler() {  
      // The cb object can be collected now. The unmanaged code is
      // finished with the callback function.  
      cb = null;  
   }  
}  

Marshaling par défaut des types valeur

La plupart des types valeur, comme les nombres entiers et à virgule flottante, sont blittables et ne nécessitent pas de marshaling. D’autres types non blittables ont des représentations différentes selon qu’ils sont en mémoire managée et non managée, et nécessitent un marshaling. D'autres encore nécessitent une mise en forme explicite au-delà des limites d'interopération.

Cette section fournit des informations sur les types valeur mis en forme suivants :

• Types valeur utilisés dans un appel de code non managé

• Types valeur utilisés dans COM Interop

En plus de décrire les types mis en forme, cette rubrique liste les types valeur système qui ont un comportement de marshaling inhabituel.

Un type mis en forme est un type complexe qui contient des informations qui contrôlent explicitement la disposition de ses membres dans la mémoire. Les informations de disposition des membres sont obtenues à l'aide de l'attribut StructLayoutAttribute. La disposition peut correspondre à l'une des valeurs d'énumération LayoutKind suivantes :

• LayoutKind.Auto

  Indique que le common language runtime est libre de réorganiser les membres du type pour une plus grande efficacité. Toutefois, quand un type valeur est passé à du code non managé, la disposition des membres est prévisible. Si vous tentez de marshaler une telle structure, une exception sera automatiquement levée.

• LayoutKind.Sequential

  Indique que les membres du type doivent être disposés dans la mémoire non managée dans le même ordre que celui de la définition de type managé.

• LayoutKind.Explicit

  Indique que les membres sont disposés selon le FieldOffsetAttribute fourni avec chaque champ.

Types valeur utilisés dans un appel de code non managé

Dans l’exemple suivant, les types Point et Rect fournissent des informations sur la disposition des membres à l’aide de StructLayoutAttribute.

Imports System.Runtime.InteropServices  
<StructLayout(LayoutKind.Sequential)> Public Structure Point  
   Public x As Integer  
   Public y As Integer  
End Structure  
<StructLayout(LayoutKind.Explicit)> Public Structure Rect  
   <FieldOffset(0)> Public left As Integer  
   <FieldOffset(4)> Public top As Integer  
   <FieldOffset(8)> Public right As Integer  
   <FieldOffset(12)> Public bottom As Integer  
End Structure  

using System.Runtime.InteropServices;  
[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]  
public struct Point {  
   public int x;  
   public int y;  
}
  
[StructLayout(LayoutKind.Explicit)]  
public struct Rect {  
   [FieldOffset(0)] public int left;  
   [FieldOffset(4)] public int top;  
   [FieldOffset(8)] public int right;  
   [FieldOffset(12)] public int bottom;  
}  

Quand ils sont marshalés vers du code non managé, ces types mis en forme sont marshalés en tant que structures de style C. Ceci facilite les appels d’API non managées qui possèdent des arguments de structure. Par exemple, les structures POINT et RECT peuvent être passées à la fonction PtInRect de l’API Microsoft Windows de la façon suivante :

BOOL PtInRect(const RECT *lprc, POINT pt);  

Vous pouvez passer des structures à l'aide de la définition d'appel de code non managé suivante :

Friend Class NativeMethods
    Friend Declare Auto Function PtInRect Lib "User32.dll" (
        ByRef r As Rect, p As Point) As Boolean
End Class

internal static class NativeMethods
{
   [DllImport("User32.dll")]
   internal static extern bool PtInRect(ref Rect r, Point p);
}

Le type valeur Rect doit être passé par référence, car l'API non managée s'attend à ce qu'un pointeur vers un RECT soit passé à la fonction. Le type valeur Point est passé par valeur, car l'API non managée s'attend à ce que le POINT soit passé à la pile. Cette différence subtile est très importante. Les références sont passées au code non managé comme des pointeurs. Les valeurs sont passées au code non managé sur la pile.

Les classes peuvent également être marshalées vers du code non managé comme structures de style C, pour autant qu’ils aient une disposition fixe des membres. Les informations de disposition des membres des classes sont également fournies avec l'attribut StructLayoutAttribute. La principale différence entre les types valeur à disposition fixe et les classes à disposition fixe est la manière dont ils sont marshalés vers du code non managé. Les types valeur sont passés par valeur (dans la pile). Toutes les modifications apportées par l'appelé aux membres du type ne sont donc pas vues par l'appelant. Les types référence sont passés par référence (une référence au type est passée sur la pile). Toutes les modifications apportées par l'appelé aux membres d'un type blittable sont donc vues par l'appelant.

Dans l’exemple suivant, la classe SystemTime a une disposition séquentielle des membres et peut être passée à la fonction GetSystemTime de l’API Windows.

<StructLayout(LayoutKind.Sequential)> Public Class SystemTime  
   Public wYear As System.UInt16  
   Public wMonth As System.UInt16  
   Public wDayOfWeek As System.UInt16  
   Public wDay As System.UInt16  
   Public wHour As System.UInt16  
   Public wMinute As System.UInt16  
   Public wSecond As System.UInt16  
   Public wMilliseconds As System.UInt16  
End Class  

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]  
   public class SystemTime {  
   public ushort wYear;
   public ushort wMonth;  
   public ushort wDayOfWeek;
   public ushort wDay;
   public ushort wHour;
   public ushort wMinute;
   public ushort wSecond;
   public ushort wMilliseconds;
}  

La fonction GetSystemTime est définie comme suit :

void GetSystemTime(SYSTEMTIME* SystemTime);  

La définition d’appel de code non managé équivalente à GetSystemTime se présente comme suit :

Friend Class NativeMethods
    Friend Declare Auto Sub GetSystemTime Lib "Kernel32.dll" (
        ByVal sysTime As SystemTime)
End Class

internal static class NativeMethods
{
   [DllImport("Kernel32.dll", CharSet = CharSet.Auto)]
   internal static extern void GetSystemTime(SystemTime st);
}

Notez que l'argument SystemTime n'est pas typé comme un argument de référence, car SystemTime est une classe et non un type valeur. Contrairement aux types valeur, les classes sont toujours passées par référence.

L'exemple de code suivant montre une autre classe Point qui possède une méthode appelée SetXY. Comme le type a une disposition séquentielle, il peut être passé au code non managé et marshalé comme structure. Toutefois, le membre SetXY ne peut pas être appelé depuis du code non managé, même si l'objet est passé par référence.

<StructLayout(LayoutKind.Sequential)> Public Class Point  
   Private x, y As Integer  
   Public Sub SetXY(x As Integer, y As Integer)  
      Me.x = x  
      Me.y = y  
   End Sub  
End Class  

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]  
public class Point {  
   int x, y;  
   public void SetXY(int x, int y){
      this.x = x;  
      this.y = y;  
   }  
}  

Types valeur utilisés dans COM Interop

Les types mis en forme peuvent également être passés aux appels de méthode d'interopérabilité COM. En effet, quand ils sont exportés vers une bibliothèque de types, les types valeur sont convertis automatiquement en structures. Comme dans l'exemple suivant, le type valeur Point devient une définition de type (typedef) portant le nom Point. Toutes les références au type valeur Point situées ailleurs que dans la bibliothèque de types sont remplacées par le typedef Point.

Représentation d’une bibliothèque de types

typedef struct tagPoint {  
   int x;  
   int y;  
} Point;  
interface _Graphics {  
   …  
   HRESULT SetPoint ([in] Point p)  
   HRESULT SetPointRef ([in,out] Point *p)  
   HRESULT GetPoint ([out,retval] Point *p)  
}  

Les règles utilisées pour marshaler des valeurs et des références aux appels de code non managé sont également utilisées lors du marshaling via les interfaces COM. Par exemple, quand une instance du type valeur Point est passée de .NET Framework à COM, le Point est passé par valeur. Si le type valeur Point est passé par référence, un pointeur vers un Point est passé sur la pile. Le marshaleur d’interopérabilité ne prend pas en charge les niveaux élevés d’indirection (Point **) dans les deux directions.

Types de valeur système

L'espace de noms System possède plusieurs types valeur qui représentent la forme boxed de types primitifs de runtime. Par exemple, la structure de type valeur System.Int32 représente la forme boxed d’ELEMENT_TYPE_I4. Au lieu de marshaler ces types en tant que structures, comme le sont les autres types mis en forme, vous les marshalez de la même façon que les types primitifs qu’ils encadrent. System.Int32 est donc marshalé en tant qu’ELEMENT_TYPE_I4 et non pas en tant que structure contenant un seul membre de type long. Le tableau suivant répertorie les types valeur de l’espace de noms System qui sont des représentations boxed de types primitifs.

Certains autres types valeur de l’espace de noms System sont gérés différemment. Comme le code non managé a déjà des formats bien établis pour ces types, le marshaleur a des règles spéciales pour les marshaler. Le tableau suivant liste les types valeur spéciaux de l’espace de noms System, ainsi que le type non managé vers lequel ils sont marshalés.

Le code suivant montre la définition des types non managés DATE, GUID, DECIMAL et OLE_COLOR dans la bibliothèque de types Stdole2.

Représentation d'une bibliothèque de types

typedef double DATE;  
typedef DWORD OLE_COLOR;  
  
typedef struct tagDEC {  
    USHORT    wReserved;  
    BYTE      scale;  
    BYTE      sign;  
    ULONG     Hi32;  
    ULONGLONG Lo64;  
} DECIMAL;  
  
typedef struct tagGUID {  
    DWORD Data1;  
    WORD  Data2;  
    WORD  Data3;  
    BYTE  Data4[ 8 ];  
} GUID;  

Le code suivant montre les définitions correspondantes dans l'interface IValueTypes.

Public Interface IValueTypes  
   Sub M1(d As System.DateTime)  
   Sub M2(d As System.Guid)  
   Sub M3(d As System.Decimal)  
   Sub M4(d As System.Drawing.Color)  
End Interface  

public interface IValueTypes {  
   void M1(System.DateTime d);  
   void M2(System.Guid d);  
   void M3(System.Decimal d);  
   void M4(System.Drawing.Color d);  
}  

Représentation d'une bibliothèque de types

[…]  
interface IValueTypes : IDispatch {  
   HRESULT M1([in] DATE d);  
   HRESULT M2([in] GUID d);  
   HRESULT M3([in] DECIMAL d);  
   HRESULT M4([in] OLE_COLOR d);  
};  

Voir aussi

• types blittable et non blittable
• copie et épinglage
• Marshaling par défaut pour les tableaux
• Marshaling par défaut pour les objets
• Marshaling par défaut pour les chaînes