使用PInvoke互操做，讓C#和C++愉快的交互優點互補

一：背景

1. 講故事

若是你常翻看FCL的源碼，你會發現這裏面有很多方法藉助了C/C++的力量讓C#更快更強悍,以下所示：

[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++實現，而後用C#作一層殼，二者相互打輔助彰顯更強大的威力，還有不少作物聯網的朋友對這種.Net互操做技術太熟悉不過了，不少硬件，視頻設備驅動都是用C/C++實現，而後用winform/WPF去作管理界面，C++仍是在大學裏學過，好多年沒接觸了，爲了練手這一篇用P/Invoke來將二者相互打通。

二：PInvoke互操做技術

1. 一些前置基礎

這裏我用vs2019建立C++的Console App，修改兩個配置： 將程序導出爲dll，修改爲compile方式爲Compile as C++ Code (/TP)。

2. 基本類型的互操做

簡單類型是最好處理的，基本上int,long，double都是一一對應的，這裏我用C++實現了簡單的Sum操做，畫一個簡圖就是下面這樣：

新建一個cpp文件和一個h頭文件，以下代碼。

--- 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"，必定要用C方式導出，若是按照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，被修改爲了 ?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，代碼以下：

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. 字符串的互操做

咱們知道託管代碼和非託管代碼是兩個世界，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... ，你們有興趣能夠看一下。

從圖中能夠看到，C#中的string對應C++中的char*，因此這裏就好處理了。

--- Person.cpp

extern "C"
{
    //字符串
    _declspec(dllexport) int GetLength(char* chs);
}


--- Person.h

#include "Person.h"
#include "iostream"
using namespace std;

int GetLength(char* chs)
{
    return strlen(chs);
}

而後咱們看一下C#這邊怎麼寫，一般string在C++中使用asc碼，而C#中是Unicode，因此在DllImport中加一個CharSet指定便可。

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，錯了弄很差還內存泄漏，怕了吧，幸虧微軟提供了一個小工具P/Invoke Interop Assistant ，它能夠幫助咱們自動匹配對應關係，我就演示一個封送Person類的例子。

從圖中能夠看到，左邊寫好 C++，右邊自動給你配好C#的映射類型，很是方便。

--- 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;
}

能夠看到C++中AddPerson返回了char*，在C#中咱們用IntPtr來接，而後用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，以下：

[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（異步）的處理

前面介紹的3種狀況都是單向的，即C#向C++傳遞數據，有的時候也須要C++主動調用C#的函數，咱們知道C#是用回調函數，也就是委託包裝，具體我就不說了，很開心的是C++能夠直接接你的委託，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#的委託
}

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) =>
            {
                //這裏回調函數哦...

                Console.WriteLine($"這是回調函數哦: {i}");
            });

            Console.ReadLine();
        }
    }

------- output -------  

這是回調函數哦: 10

這裏我作了一個自定義的delegate，由於我使用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實現的線性迴歸，爲了簡便我使用了http和C#交互，此次準備用C++改寫而後PInvoke直接交互就利索了，好了，藉助C++的生態，讓 C# 如虎添翼吧~~~