一、简单用法
C#和C++是非常相似的两种语言,然而我们却常常将其用于两种不同的地方,C#得益于其简洁的语法和丰富的类库,常用来构建业务系统。C++则具有底层API的访问能力和拔尖的执行效率,往往用于访问底层模块和构建有性能要求的算法。
这两种场景看起来有较大的差异,大多数的时候可以各行其道。但还是有很多时候会出现融合的情况。当我们构建分布式系统的时候,由于RPC机制一般都是语言无关的,我们大可以将其各尽所长,按需划分在最能发挥其长处的位置。然而,一旦我们需要构建融合两者需求的集中式系统的时候,就会头痛无比。
此时,我们可以使用C++/CLI搭建C++和.Net之间的桥梁,C++/CLI是一个比较有意思的两栖模块,它具有如下特点
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既可以访问.Net类库,也可以访问C++原生类库
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既可以被.Net程序引用,也可以被C++原生程序引用
使用C++/CLI,我们可以使用C++编写算法,用C#编写界面,也可以使用.Net Framework类库增强C++程序功能,各取所长。关于的优点,园子里有篇文章介绍的比较详细,值得一读:从C++到C++/CLI。
下面我们就以一个简单的例子来演示一下它的用法:
Calculator.h:
#pragma once namespace CppCliTest { public ref class Calculator { public: int Add(int a, int b); }; }
Calculator.cpp
#include "stdafx.h" #include "Calculator.h" namespace CppCliTest { int Calculator::Add(int a, int b) { return a + b; } }
main.cpp
#include "stdafx.h" #include "Calculator.h" using namespace System; using namespace CppCliTest; int main(array<System::String ^> ^args) { Calculator^ calculator = gcnew Calculator(); int result = calculator->Add(3, 2); Console::WriteLine(L"Result is {0}", result); return 0; }
从这个例子中,我们可以简单的管中窥豹的看看C++/CLI是在C++的基础上扩充了一套语法,使其具有访问.Net原始的功能,这里用到的有:
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使用ref class声明CLI引用类型(C#中的class)
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使用^(例如如这里的String ^)来定义CLI引用类型
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使用gcnew创建CLI的引用类型
具体的功能我将在后面的文章中再做介绍,MSDN中也有文档详细的介绍了这些语法:https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms235289.aspx
虽然C++/CLI同时具有两者的功能,但它使得本就比较复杂的C++语法变得更加复杂了(特别是初期的版本,非常复杂,现在已经简化了不少了),并且长期没有得到VisualStudio这宇宙第一IDE的较好支持(在VS2010的时候还不支持智能提示),是无法与拥有大量语法糖的C#比开发效率的。加上大多数需求场景可以通过分布式系统解决,这些都导致了它一直没有得到太多的关注。但是,微软还是在积极的改进它的,加上C++11的支持,现在已经比之前好用多了,如果用在合适的位置,是绝对能让你的开发如鱼得水的。
二、复杂用法
对于如下C#代码:
System.Object x = new System.Object();
其在C++/CLI中的等价代码如下:
System::Object^ x = gcnew System::Object();
和传统的C++创建的语法比较下,
P* x = new P();
我们不难发现,对于托管对象,主要引入了如下两个语法:
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用gcnew代替new实现托管对象的创建
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用^代替*实现托管对象的指针
这种方式创建的对象是可以直接被CLR支持的,可以在C#中使用。托管对象指针使用的方式和传统的对象指针还是比较类似的,直接使用->即可:
System::Object^ x = gcnew System::Object();
auto str = x->ToString();
另外,C++/CLI也有一种类似于C++的对托管对象的引用的语法:
System::Object^ x = gcnew System::Object(); System::Object% y = *x; auto str = y.ToString();
由于这种方式在C#里没有对应的语法,用起来感觉怪怪的,也不方便于其它.net语言集成。
托管类型的定义
我们也可以自定义托管类型,在CLR中,托管类型是分为引用类型(class)和值类型(struct)的,在C++/CLI中的分别定义方式如下:
引用类型:
public ref class MyClass { };
值类型:
public value class MyClass { };
在ISO C++中类定义中加上了ref或value标记为托管类型,还算比较容易使用。
枚举
枚举的定义和C++11的enum class一样,它像数字那样可以同时应用于托管类型和非托管类型。
public enum class SomeColors { Red, Yellow, Blue };
或者更精确的表示:
public enum class SomeColors : char { Red, Yellow, Blue };
数组
C++/CLI中新增了array<T> ^的方式定义数组。
array<int> ^a = gcnew array<int>(100) { 1, 2, 3 };
或者使用它的完整版:
cli::array<int> ^a = gcnew cli::array<int> {1, 2, 3};
不定参数
对于C#中的不定参数的语法:
void foo(params string[] args)
在C++/CLI中对应的版本为:
void foo(... array<String^>^ args)
三、基本类型
数值类型
对于基本的数值类型,在C++/CLI中是可以直接映射为托管类型的数值的,可以同时应用于托管类型和非托管类型,编译器会将其自动转换。
基本类型 |
System命名空间中对应的类 |
注释/用法 |
bool |
System::Boolean |
bool dirty = false; |
char |
System::SByte |
char sp = ' '; |
signed char |
System::SByte |
signed char ch = -1; |
unsigned char |
System::Byte |
unsigned char ch = ' '; |
wchar_t |
System::Char |
wchar_t wch = ch; |
short |
System::Int16 |
short s = ch; |
unsigned short |
System::UInt16 |
unsigned short s = 0xffff; |
int |
System::Int32 |
int ival = s; |
unsigned int |
System::UInt32 |
unsigned int ui = 0xffffffff; |
long |
System::Int32 |
long lval = ival; |
unsigned long |
System::UInt32 |
unsigned long ul = ui; |
long long |
System::Int64 |
long long etime = ui; |
unsigned long long |
System::UInt64 |
unsigned long long mtime = etime; |
float |
System::Single |
float f = 3.14f; |
double |
System::Double |
double d = 3.14159; |
long double |
System::Double |
long double d = 3.14159L; |
字符串
字符串CLI已经内置了:System::String,但C++的常用字符串有char*、wchar_t*、std::string等好多种,编译器提供了char*、wchar_t*到System::String的自动转换:
System::String^ s = "hello worold"; System::String^ s2 = L"hello worold";
另外,也可以使用gcnew创建托管字符串:
System::String^ s = gcnew String("hello worold");
但是,对于System::String转char*,系统没有直接的语法支持。方法有很多种,我通常使用如下方式来转换:
IntPtr ip = Marshal::StringToHGlobalAnsi(str); const char* ch = static_cast<const char*>(ip.ToPointer()); //do something with ch Marshal::FreeHGlobal(ip);
这里有个需要注意的地方是在使用完转换出来的const char*后需要释放掉转换过程中的Intptr,如果没有太多需要考虑性能的地方,大可以使用一个std::string将其拷贝走,写成如下函数形式:
#include <string> using namespace std; using namespace System; using namespace System::Runtime::InteropServices; string cast_to_string(String^ str) { IntPtr ip = Marshal::StringToHGlobalAnsi(str); const char* ch = static_cast<const char*>(ip.ToPointer()); string stdStr = ch; Marshal::FreeHGlobal(ip); return stdStr; }
四、网络资源
关于C++/CLI的基础,我前面已经写过了几篇文章介绍过一些了,不过这些基本上都是管中窥豹,如果要详细了解C++/CLI,MSDN无疑是最好的教程。
如果需要在MFC中使用.net控件的话,可以参考如下三篇文章:
此外,MSDN文章如何实现 C++ 互操作 上有更加详细的文章索引。后面有空的话,我会继续继写一些相关的介绍文章的。