• 用C++/CLI搭建C++和C#之间的桥梁


    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

    1. 既可以访问.Net类库,也可以访问C++原生类库
    2. 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:

    • 使用ref class声明CLI引用类型(C#中的class)
    • 使用^(例如如这里的String ^)来定义CLI引用类型
    • 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:

    1. 用gcnew代替new实现托管对象的创建
    2. 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:

    1. 在 MFC 对话框中承载 Windows 窗体用户控件
    2. 以 MFC 视图的形式承载 Windows 窗体用户控件
    3. 以 MFC 对话框的形式承载 Windows 窗体用户控件

    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。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/Roarsun/p/11019727.html
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