Laboratorium 14: Współdziałanie, Marshalling, Kontekst Niebezpieczny #

Bezpieczne uchwyty #

Celem zadania jest stworzenie programu odczytującego pliki z użyciem zewnętrznych funkcji pochodzących z bibliotek systemowych.

Kod początkowy #

Student

• FileInteraction/
  • FileInteraction.csproj
  • MyFile.cs
  • Program.cs
  • UnixFile.cs
  • WindowsFile.cs
• SafeHandles.sln

Download as zip

Opis zadania #

Współpraca z kodem o ręcznym zarządzaniu pamięci - jak np. napisanym w C++ lub C - wymaga ostrożności przy wymianie informacji. Zabezpieczenia które zapewnia nam platforma .NET tracą siłę w momencie przejścia do kodu zewnętrznego. Struktury tworzone w takim kodzie często przekazywane są w postaci wskaźników lub innych identyfikatorów które posiadają szczególne wartości sygnalizujące błąd (często 0 lub -1). Użyj klas dziedziczących po SafeHandle, aby upewnić się że zasoby zostały poprawnie przekazane przed ich użyciem.

W projekcie FileInteraction znajdziesz częściowo zaimplementowaną klasę ładującą funkcje systemowe obsługujące pliki - zależnie od systemu operacyjnego odpowiednio w pliku WindowsFile.cs oraz UnixFile.cs. Tylko ta, która odpowiada Twojemu systemowi będzie dołączona do skompilowanego programu. Zwróć uwagę na plik projektu FileInteraction.csproj, już za Ciebie użyte w nim zostało warunkowe wykluczenie niepasującego pliku źródłowego.

Sprawdź jakie wartości zwracane przez funkcję otwierającą plik powinny być interpretowane jako niewłaściwe. Dokończ implementację części odpowiadającej systemowi którego używasz. Dodaj do klasy MyFile w pliku WindowsFile.cs lub UnixFile.cs dziedziczenie po odpowiedniej klasie z rodziny SafeHandle i zaimplementuj potrzebne funkcje. W pliku MyFile.cs uzupełnij funkcje Open oraz Read. Program możesz przetestować uruchamiając go.

Po zakończeniu zajęć zachęcamy do próby wykonania zadania na innym systemie operacyjnym.

Materiały pomocnicze:

• Microsoft Learn: MSBuild conditions
• Microsoft Learn: SafeHandles namespace
• POSIX Manual: open
• Microsoft Learn: CreateFile

Przykładowe rozwiązanie #

Rozwiązanie

• FileInteraction/
  • FileInteraction.csproj
  • MyFile.cs
  • Program.cs
  • UnixFile.cs
  • WindowsFile.cs
• SafeHandles.sln

Download as zip

Wiązania oraz Marshalling #

Celem zadania jest użycie biblioteki niezarządzanej do stworzenia wzoru graficznego.

Kod początkowy #

Student

• Binding.sln
• PatternGeneration/
  • NativeMethods.cs
  • Pattern.cs
  • PatternGeneration.csproj
  • Point.cs
  • Properties/
    • AssemblyInfo.cs
  • StripeSettings.cs
  • native/
    • CMakeLists.txt
    • color.h
    • export.c
    • pattern.c
    • pattern.h
    • point.h
• PatternGenerationDemo/
  • PatternGenerationDemo.csproj
  • Program.cs

Download as zip

Opis zadania #

W projekcie PatternGeneration, pliku NativeMethods.cs zaimportuj za pomocą LibraryImport funkcje, które udostępnia plik pattern.h. Zadeklaruj również wszystkie potrzebne dla nich struktury i klasy. Następnie zaimplementuj w klasie Pattern w Pattern.cs funkcje opakowujące, które pozwolą konsumentowi biblioteki wchodzić w interakcję jedynie z zarządzanym kodem.

• Niektóre argumenty wymagają dodania atrybutu [In], aby sprecyzować kierunek wymiany danych. Analogicznie, jeśli jeden z argumentów podległby zmianie wewnątrz funkcji i potrzebne byłoby odzwierciedlenie tych zmian po stronie wywołującego, stosowny byłby atrybut [Out].
• Struktury po stronie zarządzanej muszą mieć określone ułożenie pól ściśle zgodne ze strukturami, aby marshalling dokonywał się automatycznie. Alternatywą jest ręczny marshalling, do którego potrzebne jest zdefiniowanie reguł zmiany danych niezarządzanych w klasę lub strukturę zarządzaną z użyciem atrybutu CustomMarshaller.
• Potraktuj strukturę pattern_t jako nieprzejrzystą (ang. opaque). Nie martw się przenoszeniem danych. Wystarczy potraktować wskaźnik tej struktury jako jeden z SafeHandle do wywoływania innych funkcji, analogicznie do poprzedniego zadania.

Dystrybutor biblioteki może czasem nie udostępniać całego rozkładu struktury lub przenoszenie wszystich danych przez barierę biblioteka-aplikacja może nie być potrzebne. W funkcji GetImage w Pattern.cs użyj funkcji Marshall.Copy, aby wydobyć dane o wymiarach oraz zawartości tablicy color_t[] values ukrytej pod nieprzejrzystem uchwytem. Zwróć uwagę na to, że pola ułożone będą po kolei tak jak w pattern.h (a więc kolejno z przesunięciem 0, sizeof(int), 2*sizeof(int)), a struktura color_t odpowiada bezpośrednio strukturze Rgb24. Użyj pozyskanych danych do stworzenia obrazu z Image.LoadPixelData<Rgb24>.

Uzupełnij funkcję Main w projekcie PatternGenerationDemo aby tworzyło się co najmniej po jednym obrazie z użyciem fukcji pattern_enstripen oraz pattern_populate.

Materiały pomocnicze:

• Microsoft Learn: P/Invoke
• Microsoft Learn: Struct layout
• Microsoft Learn: Type marshalling
• Microsoft Learn: Built-in type marshalling

Przykładowy rezultat #

populate enstripen

Przykładowe rozwiązanie #

Rozwiązanie

• Binding.sln
• PatternGeneration/
  • NativeMethods.cs
  • Pattern.cs
  • PatternGeneration.csproj
  • Point.cs
  • Properties/
    • AssemblyInfo.cs
  • StripeSettings.cs
  • native/
    • CMakeLists.txt
    • color.h
    • export.c
    • pattern.c
    • pattern.h
    • point.h
• PatternGenerationDemo/
  • PatternGenerationDemo.csproj
  • Program.cs

Download as zip