PInvoke Вылеает программа после завершения импортной функции

Вот решение с библиотекой на C++/CLI.

1. Добавьте в проект библиотеку на C++/CLI. В Visual Studio 2017 это называется «CLR class library».

2. Положите в этой библиотеке в заголовочном файле следующие определения:

   #pragma once
   #include "windows.h"
   #include "psapi.h"
   using namespace System;
   namespace InteropLibrary
   {
       public ref class ProcInf
       {
       public:
           UInt16 ProcessId;
           String^ MainModuleName;
       };
       public ref class ProcessHelper abstract sealed // аналог статического класса
       {
       public:
           static Boolean GetProcessInfo(ProcInf^ lppi)
           {
               HANDLE hProcess = OpenProcess(
                       PROCESS_QUERY_INFORMATION | PROCESS_VM_READ,
                       FALSE,
                       lppi->ProcessId);
               if (hProcess == NULL) return false;
               wchar_t moduleName[MAX_PATH + 1];
               // размер в символах, поэтому не удваиваем его
               auto nameSize = GetModuleFileNameEx(
                       (HMODULE)hProcess, NULL, moduleName, MAX_PATH);
               if (nameSize > 0)
                   lppi->MainModuleName = gcnew String(moduleName, 0, nameSize);
               CloseHandle(hProcess);
               return nameSize > 0;
           }
       };
   }
   

   О том, как создавать сигнатуры методов для C++/CLI, можно посмотреть, например, здесь.

3. В C#-части выберите таргет с конкретной битностью (x86 или x64). Подключите часть на C++/CLI как project reference.

4. В C#-коде вызывайте:

   InteropLibrary.ProcInf pi = new InteropLibrary.ProcInf() { ProcessId = 1234 };
   if (InteropLibrary.ProcessHelper.GetProcessInfo(pi))
   {
       ...
   

Вот вроде бы и всё.

Не забудьте: если в вашем проекте есть неуправляемый код, вы привносите в него undefined behaviour и все остальные «прелести» нативного доступа к памяти. Поэтому будьте предельно осторожны с нативными функциями. (Например, вы неправильно подсчитали размер буфера, нативное программирование таких ошибок не прощает.)