在 C/C++ 代码中，大量掺杂着包括普通类型和数组的结构，如定义 PE 文件头结构的 IMAGE_OPTIONAL_HEADER 结构定义如下：


以下内容为程序代码:

typedef struct _IMAGE_DATA_DIRECTORY {
DWORD VirtualAddress;
DWORD Size;
} IMAGE_DATA_DIRECTORY, *PIMAGE_DATA_DIRECTORY;

#define IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES 16

typedef struct _IMAGE_OPTIONAL_HEADER {

WORD Magic;

//...

DWORD NumberOfRvaAndSizes;
IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];

} IMAGE_OPTIONAL_HEADER32, *PIMAGE_OPTIONAL_HEADER32;



在 C/C++ 中这样在结构中使用数组是完全正确的，因为这些数组将作为整个结构的一部分，在对结构操作时直接访问结构所在内存块。但在 C# 这类语言中，则无法直接如此使用，因为数组是作为一种特殊的引用类型存在的，如定义：
以下内容为程序代码:

public struct IMAGE_DATA_DIRECTORY
{
public uint VirtualAddress;
public uint Size;
}

public struct IMAGE_OPTIONAL_HEADER
{
public const int IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES = 16;

public ushort Magic;

//...

public uint NumberOfRvaAndSizes;

public IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
}



在 C# 中这样定义结构中的数组是错误的，会在编译时获得一个 CS0650 错误：

以下为引用：

error CS0650: 语法错误，错误的数组声明符。若要声明托管数组，秩说明符应位于变量标识符之前




如果改用 C# 中引用类型的类似定义语法，如
以下内容为程序代码:

public struct IMAGE_OPTIONAL_HEADER
{
public const int IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES = 16;

public ushort Magic;

//...

public uint NumberOfRvaAndSizes;

public IMAGE_DATA_DIRECTORY[] DataDirectory = new IMAGE_DATA_DIRECTORY[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
}



则得到一个 CS0573 错误：

以下为引用：

error CS0573: “IMAGE_OPTIONAL_HEADER.DataDirectory” : 结构中不能有实例字段初始值设定项




因为结构内是不能够有引用类型的初始化的，这与 class 的初始化工作不同。如此一来只能将数组的初始化放到构造函数中，而且结构还不能有无参数的缺省构造函数，真是麻烦，呵呵
以下内容为程序代码:

public struct IMAGE_OPTIONAL_HEADER
{
public const int IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES = 16;

public ushort Magic;

public uint NumberOfRvaAndSizes;

public IMAGE_DATA_DIRECTORY[] DataDirectory;

public IMAGE_OPTIONAL_HEADER(IntPtr ptr)
{
Magic = 0;
NumberOfRvaAndSizes = 0;

DataDirectory = new IMAGE_DATA_DIRECTORY[IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES];
}
}



这样一来看起来似乎能使了，但如果使用 Marshal.SizeOf(typeof(IMAGE_OPTIONAL_HEADER)) 看看就会发现，其长度根本就跟 C/C++ 中定义的长度不同。问题还是在于结构中数组，虽然看起来此数组是定义在结构内，但实际上在此结构中只有一个指向 IMAGE_DATA_DIRECTORY[] 数组类型的指针而已，本应保存在 DataDirectory 未知的数组内容，是在托管堆中。
于是问题就变成如何将引用类型的数组，放在一个值类型的结构中。

解决的方法有很多，如通过 StructLayout 显式指定结构的长度来限定内容：
以下内容为程序代码:

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Size=XXX)]
public struct IMAGE_OPTIONAL_HEADER
{
public const int IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES = 16;

public ushort Magic;

public uint NumberOfRvaAndSizes;

public IMAGE_DATA_DIRECTORY DataDirectory;
}



注意这儿 StructLayout 中 Size 指定的是整个结构的长度，因为 DataDirectory 已经是最后一个字段，故而数组的后 15 个元素被保存在未命名的堆栈空间内。使用的时候稍微麻烦一点，需要一次性读取整个结构，然后通过 unsafe 代码的指针操作来访问 DataDirectory 字段后面的其他数组元素。
这种方法的优点是定义简单，但使用时需要依赖 unsafe 的指针操作代码，且受到数组字段必须是在最后的限制。当然也可以通过 LayoutKind.Explicit 显式指定每个字段的未知来模拟多个结构内嵌数组，但这需要手工计算每个字段偏移，比较麻烦。

另外一种解决方法是通过 Marshal 的支持，显式定义数组元素所占位置，如
以下内容为程序代码:

[StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack=1)]
public struct IMAGE_OPTIONAL_HEADER
{
public const int IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES = 16;

public ushort Magic;

public uint NumberOfRvaAndSizes;

[MarshalAs(UnmanagedType.ByValArray, SizeConst=IMAGE_NUMBEROF_DIRECTORY_ENTRIES)]
public IMAGE_DATA_DIRECTORY[] DataDirectory;
}



这种方法相对来说要优雅一些，通过 Marshal 机制支持的属性来定义值数组语义，使用起来与普通的数组区别不算太大。上述数组定义被编译成 IL 定义：
以下内容为程序代码:

.field public