一:背景 1. 講故事 如果你常翻看FCL的源碼,你會發現這裡面有不少方法藉助了C/C++的力量讓C#更快更強悍,如下所示: [DllImport("QCall", CharSet = CharSet.Unicode)] [SecurityCritical] [SuppressUnmanagedCo ...
一:背景
1. 講故事
如果你常翻看FCL的源碼,你會發現這裡面有不少方法藉助了C/C++的力量讓C#更快更強悍,如下所示:
[DllImport("QCall", CharSet = CharSet.Unicode)]
[SecurityCritical]
[SuppressUnmanagedCodeSecurity]
private static extern bool InternalUseRandomizedHashing();
[DllImport("mscoree.dll", EntryPoint = "ND_RU1")]
[SuppressUnmanagedCodeSecurity]
[SecurityCritical]
public static extern byte ReadByte([In] [MarshalAs(UnmanagedType.AsAny)] object ptr, int ofs);
聯想到上一篇阿裡簡訊netsdk也是全用C++實現,然後用C#做一層殼,兩者相互打輔助彰顯更強大的威力,還有很多做物聯網的朋友對這種.Net互操作技術太熟悉不過了,很多硬體,視頻設備驅動都是用C/C++實現,然後用winform/WPF去做管理界面,C++還是在大學里學過,好多年沒接觸了,為了練手這一篇用P/Invoke來將兩者相互打通。
二:PInvoke互操作技術
1. 一些前置基礎
這裡我用vs2019創建C++的Console App,修改兩個配置: 將程式導出為dll,修改成compile方式為Compile as C++ Code (/TP)
。
2. 基本類型的互操作
簡單類型是最好處理的,基本上int,long,double都是一一對應的,這裡我用C++實現了簡單的Sum操作,畫一個簡圖就是下麵這樣:
新建一個cpp文件和一個h頭文件,如下代碼。
--- Person.cpp
extern "C"
{
_declspec(dllexport) int Sum(int a, int b);
}
--- Person.h
#include "Person.h"
#include "iostream"
using namespace std;
int Sum(int a, int b)
{
return a + b;
}
有一個註意的地方就是 extern "C"
,一定要用C方式導出,如果按照C++方式,Sum名稱會被編譯器自動修改,不信你把extern "C"
去掉,我用ida打開給你看一下,被修改成了 ?Sum@@YAHHH@Z
, 尷尬。
接下來把C++項目生成好的 ConsoleApplication1.dll
copy到C#的bin目錄下,代碼如下:
class Program
{
[DllImport("ConsoleApplication1.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
extern static int Sum(int a, int b);
static void Main(string[] args)
{
var result = Sum(10, 20);
Console.WriteLine($"10+20={result}");
Console.ReadLine();
}
}
---- output -----
10+20=30
2. 字元串的互操作
我們知道托管代碼和非托管代碼是兩個世界,這中間涉及到了兩個世界的的類型映射,那映射關係去哪找呢? 微軟的msdn還真有一篇介紹 封送通用類型對照表: https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/native-interop/type-marshaling ,大家有興趣可以看一下。
從圖中可以看到,C#中的string對應C++中的char*,所以這裡就好處理了。
--- Person.cpp
extern "C"
{
//字元串
_declspec(dllexport) int GetLength(char* chs);
}
--- Person.h
#include "Person.h"
#include "iostream"
using namespace std;
int GetLength(char* chs)
{
return strlen(chs);
}
然後我們看一下C#這邊怎麼寫,通常string在C++中使用asc碼,而C#中是Unicode,所以在DllImport中加一個CharSet指定即可。
class Program
{
[DllImport("ConsoleApplication1.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl, CharSet = CharSet.Ansi)]
extern static int GetLength([MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)] string str);
static void Main(string[] args)
{
var str = "hello world";
Console.WriteLine($"length={GetLength(str)}");
Console.ReadLine();
}
}
---- output -----
length=11
3. 複雜類型的處理
複雜類型配置對應關係就難搞了,還容易搞錯,錯了弄不好還記憶體泄漏,怕了吧,幸好微軟提供了一個小工具P/Invoke Interop Assistant
,它可以幫助我們自動匹配對應關係,我就演示一個封送Person類的例子。
從圖中可以看到,左邊寫好 C++
,右邊自動給你配好C#
的映射類型,非常方便。
--- Person.cpp
extern "C"
{
class Person
{
public:
char* username;
char* password;
};
_declspec(dllexport) char* AddPerson(Person person);
}
--- Person.h
#include "Person.h"
#include "iostream"
using namespace std;
char* AddPerson(Person person)
{
return person.username;
}
可以看到C++中AddPerson返回了char*,在C#中我們用IntPtr來接,然後用Marshal將指針轉換string,接下來用工具生成好的C#代碼拷到項目中來,如下:
[System.Runtime.InteropServices.StructLayoutAttribute(System.Runtime.InteropServices.LayoutKind.Sequential)]
public struct Person
{
/// char*
[System.Runtime.InteropServices.MarshalAsAttribute(System.Runtime.InteropServices.UnmanagedType.LPStr)]
public string username;
/// char*
[System.Runtime.InteropServices.MarshalAsAttribute(System.Runtime.InteropServices.UnmanagedType.LPStr)]
public string password;
}
class Program
{
[DllImport("ConsoleApplication1.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl, CharSet = CharSet.Ansi)]
extern static IntPtr AddPerson(Person person);
static void Main(string[] args)
{
var person = new Person() { username = "dotnetfly", password = "123456" };
var ptr = AddPerson(person);
var str = Marshal.PtrToStringAnsi(ptr);
Console.WriteLine($"username={str}");
Console.ReadLine();
}
}
---------- output ------------
username=dotnetfly
4. 回調函數(非同步)的處理
前面介紹的3種情況都是單向的,即C#向C++傳遞數據,有的時候也需要C++主動調用C#的函數,我們知道C#是用回調函數,也就是委托包裝,具體我就不說了,很開心的是C++可以直接接你的委托,看下怎麼實現。
--- Person.cpp
extern "C"
{
//函數指針
typedef void(_stdcall* PCALLBACK) (int result);
_declspec(dllexport) void AsyncProcess(PCALLBACK ptr);
}
--- Person.h
#include "Person.h"
#include "iostream"
using namespace std;
void AsyncProcess(PCALLBACK ptr)
{
ptr(10); //回調C#的委托
}
從代碼中看到,PCALLBACK就是我定義了函數指針,接受int參數。
class Program
{
delegate void Callback(int a);
[DllImport("ConsoleApplication1.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
extern static void AsyncProcess(Callback callback);
static void Main(string[] args)
{
AsyncProcess((i) =>
{
//這裡回調函數哦...
Console.WriteLine($"這是回調函數哦: {i}");
});
Console.ReadLine();
}
}
------- output -------
這是回調函數哦: 10
這裡我做了一個自定義的delegate,因為我使用Action<T>
不接受泛型拋異常(┬_┬)。
四:總結
這讓我想起來前段時間用python實現的線性回歸,為了簡便我使用了http和C#交互,這次準備用C++改寫然後PInvoke直接交互就利索了,好了,藉助C++的生態,讓 C# 如虎添翼吧~~~