一：背景
1. 講故事
如果你常翻看FCL的原始碼，你會發現這里面有不少方法借助了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);
聯想到上一篇阿里短信netsdk也是全用C++實作，然后用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++實作，然后用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
這里我用vs2019創建C++的Console App，修改兩個配置： 將程式匯出為dll，修改成compile方式為Compile as C++ Code (/TP)，
2. 基本型別的互操作
簡單型別是最好處理的，基本上int,long，double都是一一對應的，這里我用C++實作了簡單的Sum操作，畫一個簡圖就是下面這樣：
新建一個cpp檔案和一個h頭檔案，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;
}
有一個注意的地方就是 extern "C"，一定要用C方式匯出，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++專案生成好的 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($"10+20={result}");
Console.ReadLine();
}
}
---- output -----
10+20=30
2. 字串的互操作
我們知道托管代碼和非托管代碼是兩個世界，這中間涉及到了兩個世界的的型別映射，那映射關系去哪找呢？ 微軟的msdn還真有一篇介紹 封送通用型別對照表： https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/standard/native-interop/type-marshaling ，大家有興趣可以看一下，
從圖中可以看到，C#中的string對應C++中的char*，所以這里就好處理了，
--- Person.cpp
extern "C"
{
//字串
_declspec(dllexport) int GetLength(char* chs);
}
--- Person.h
#include "Person.h"
#include "iostream"
using namespace std;
int GetLength(char* chs)
{
return strlen(chs);
}
然后我們看一下C#這邊怎么寫，通常string在C++中使用asc碼，而C#中是Unicode，所以在DllImport中加一個CharSet指定即可，
class Program
{
[DllImport("ConsoleApplication1.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl, CharSet = CharSet.Ansi)]
extern static int GetLength([MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)] string str);
static void Main(string[] args)
{
var str = "hello world";
Console.WriteLine($"length={GetLength(str)}");
Console.ReadLine();
}
}
---- output -----
length=11
3. 復雜型別的處理
復雜型別配置對應關系就難搞了，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系，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#的映射型別，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回傳了char*，在C#中我們用IntPtr來接，然后用Marshal將指標轉換string，接下來用工具生成好的C#代碼拷到專案中來，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($"username={str}");
Console.ReadLine();
}
}
---------- output ------------
username=dotnetfly
4. 回呼函式（異步）的處理
前面介紹的3種情況都是單向的，即C#向C++傳遞資料，有的時候也需要C++主動呼叫C#的函式，我們知道C#是用回呼函式，也就是委托包裝，具體我就不說了，很開心的是C++可以直接接你的委托，看下怎么實作，
--- Person.cpp
extern "C"
{
//函式指標
typedef void(_stdcall* PCALLBACK) (int result);
_declspec(dllexport) void AsyncProcess(PCALLBACK ptr);
}
--- Person.h
#include "Person.h"
#include "iostream"
using namespace std;
void AsyncProcess(PCALLBACK ptr)
{
ptr(10); //回呼C#的委托
}
從代碼中看到，PCALLBACK就是我定義了函式指標，接受int引數，
class Program
{
delegate void Callback(int a);
[DllImport("ConsoleApplication1.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
extern static void AsyncProcess(Callback callback);
static void Main(string[] args)
{
AsyncProcess((i) =>
{
//這里回呼函式哦...
Console.WriteLine($"這是回呼函式哦: {i}");
});
Console.ReadLine();
}
}
------- output -------
這是回呼函式哦: 10
這里我做了一個自定義的delegate，因為我使用Action<T>不接受泛型拋例外(┬＿┬)，
四：總結
這讓我想起來前段時間用python實作的線性回歸，為了簡便我使用了http和C#互動，這次準備用C++改寫然后PInvoke直接互動就利索了，好了，借助C++的生態，讓 C# 如虎添翼吧~~~
如您有更多問題與我互動，掃描下方進來吧~
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標籤：C#
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