C++中使用C#编写的类
2015-04-19 19:39
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在那篇《在C#中使用C++编写的类》中我介绍了如何在C#中使用C++编写的类。可是由于C#在用户界面设计、数据库存储和XML文件读取等方面的优势，有时候也会出现要在C++中使用C#编写的类的情况。下面就用一个完整的实例来说明怎样在C++中使用C#编写的类。
比如说，现在有一个用C#编写的DLL工程CsharpDll里面有一个Person类：
// Person.cs
using System;
namespace CsharpDll
{
public class Person
{
public Person()
{
Name = "No Name";
Sex = 'N';
Age = 0;
m_strLastError = "No Error";
}
public Person(string strName, char cSex, int iAge)
{
m_strLastError = "No Error";
Name = strName;
Sex = cSex;
Age = iAge;
}
public string Name
{
get
{
return m_strName;
}
set
{
if ((String.IsNullOrEmpty(value)) || (value.Length > 127))
{
m_strName = "No Name";
m_strLastError = "The length of the input name is out of range.";
return;
}
m_strName = value;
}
}
public char Sex
{
get
{
return m_cSex;
}
set
{
if ((value != 'F') && (value != 'M') && (value != 'm') && (value != 'f'))
{
m_cSex = 'N';
m_strLastError = "The input sex is out of [F/M].";
return;
}
m_cSex = value;
}
}
public int Age
{
get
{
return m_iAge;
}
set
{
if ((value < 0) || (value > 150))
{
m_iAge = 0;
m_strLastError = "The input age is out of range.";
return;
}
m_iAge = value;
}
}
public string LastError
{
get
{
return m_strLastError;
}
}
private string m_strName;
private char m_cSex;
private int m_iAge;
private string m_strLastError;
}
}
如果需要在C++中使用这个C#编写的Person类，就需要用托管C++来对这个C#进行包装，将它包装成一个C++能用的类。
首先，要创建一个托管C++的DLL工程ManageCppDll。并且，要添加对CsharpDll.dll的引用。然后对C#类所有的公有属性和方法进行包装。下面是具体的代码：
// ManageCppDll.h
#pragma once
#ifndef LX_DLL_CLASS_EXPORTS
#define LX_DLL_CLASS __declspec(dllexport)
#else
#define LX_DLL_CLASS __declspec(dllimport)
#endif
class LX_DLL_CLASS CPerson
{
public:
CPerson();
CPerson(const wchar_t *pName, const wchar_t cSex, int iAge);
~CPerson();
void SetName(const wchar_t *pName);
wchar_t * GetName();
void SetSex(const wchar_t cSex);
wchar_t GetSex();
void SetAge(int iAge);
int GetAge();
wchar_t * GetLastError();
private:
// 用一个void指针指向Person的对象
// 所有公有成员函数的实现都是通过这个对象来实现
void *m_pImp;
wchar_t m_szName[128];
wchar_t m_szLastError[128];
};
// ManageCppDll.cpp
#include "stdafx.h"
#include "ManageCppDll.h"
#include <vcclr.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
using namespace System;
using namespace System::Runtime::InteropServices;
using namespace CsharpDll;
// 将GCHandle转换成为void指针
#define __GCHANDLE_TO_VOIDPTR(x) ((GCHandle::operator System::IntPtr(x)).ToPointer())
// 将void指针转换为GCHandle
#define __VOIDPTR_TO_GCHANDLE(x) (GCHandle::operator GCHandle(System::IntPtr(x)))
// 辅助函数
// 将void指针指向的对象转换成为Person对象
inline Person ^ GetImpObj(void *pHandle)
{
Person ^ person = nullptr;
if (pHandle != NULL)
{
person = static_cast<Person^>(__VOIDPTR_TO_GCHANDLE(pHandle).Target);
}
return person;
}
CPerson::CPerson()
{
m_pImp = NULL;
Person ^ person = gcnew Person();
// 创建GCHandle并将它转换成void指针保存到成员变量中
GCHandle handle = GCHandle::Alloc(person);
m_pImp = __GCHANDLE_TO_VOIDPTR(handle);
}
CPerson::CPerson(const wchar_t *pName, const wchar_t cSex, int iAge)
{
m_pImp = NULL;
Person ^ person = gcnew Person();
person->Name = gcnew String(pName);
person->Sex = cSex;
person->Age = iAge;
GCHandle handle = GCHandle::Alloc(person);
m_pImp = __GCHANDLE_TO_VOIDPTR(handle);
}
CPerson::~CPerson()
{
if (m_pImp == NULL)
return;
// 释放GCHandle
GCHandle handle = __VOIDPTR_TO_GCHANDLE(m_pImp);
handle.Free();
m_pImp = NULL;
}
void CPerson::SetName(const wchar_t *pName)
{
// 将void指针转换成Person指针
// 并用该指针调用相应的公有属性或方法
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
person->Name = gcnew String(pName);
}
wchar_t * CPerson::GetName()
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
// 将C#返回的字符串转换为wchat_t*指针能指向的地址
wchar_t * pName = static_cast<wchar_t*>(Marshal::StringToHGlobalUni(person->Name).ToPointer());
wcscpy_s(m_szName, pName);
Marshal::FreeHGlobal(System::IntPtr(pName)); // 释放内存
return m_szName;
}
void CPerson::SetSex(const wchar_t cSex)
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
person->Sex = cSex;
}
wchar_t CPerson::GetSex()
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
return person->Sex;
}
void CPerson::SetAge(int iAge)
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
person->Age = iAge;
}
int CPerson::GetAge()
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
return person->Age;
}
wchar_t * CPerson::GetLastError()
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
wchar_t * pLastError = static_cast<wchar_t*>(Marshal::StringToHGlobalUni(person->LastError).ToPointer());
wcscpy_s(m_szLastError, pLastError);
Marshal::FreeHGlobal(System::IntPtr(pLastError));
return m_szLastError;
}
现在对上面代码中所用到的一些相关背景知识进行一下介绍。
GCHandle结构提供从非托管内存访问托管对象的方法。
GCHandle.Alloc方法(Object)为指定的对象分配Normal句柄。它保护对象不被垃圾回收。当不再需要GCHandle时，必须通过Free将其释放。Normal句柄类型表示不透明句柄，这意味着无法通过此句柄解析固定对象的地址。可以使用此类型跟踪对象，并防止它被垃圾回收器回收。当非托管客户端持有对托管对象的唯一引用（从垃圾回收器检测不到该引用）时，此枚举成员很有用。
上面的代码中，在类CPerson的构造函数中用GCHandle为C#类Person的对象分配一个句柄，并将该句柄转换为void指针存放在成员变量中，以保证这个对象不会被垃圾回收器回收。然后在类CPerson的析构函数中释放这个句柄，将C#类Person的对象的回收权交给系统。
Marshal类提供了一个方法集，这些方法用于分配非托管内存、复制非托管内存块、将托管类型转换为非托管类型，此外还提供了在与非托管代码交互时使用的其他杂项方法。
Marshal..::.StringToHGlobalUni方法向非托管内存复制托管String的内容。StringToHGlobalUni对于自定义封送处理或者在混合托管和非托管代码时很有用。由于该方法分配字符串所需的非托管内存，因此应始终通过调用FreeHGlobal释放内存。
（更多关于上面介绍的背景知识可以搜索MSDN。说实在的MSDN真是一个宝库！VS能在Windows平台开发中取得绝大多数的份额，除了因为它和Windows都是微软开发的之外，MSDN的完备性功不可没！）
通过上面的方法，就把一个C#编写的类Person用托管C++给封装成了一个C++可以使用的CPerson类。我们可以在C++的工程中像使用一般的C++类一样使用类CPerson。比如下面的代码。
CPerson person(_T("StarLee"), 'M', 28);
person.SetName(_T("StarLee"));
person.SetSex('M');
person.SetAge(28);
wcout << "Name: " << person.GetName() << " Sex: " << person.GetSex() << " Age: " << person.GetAge() << endl;
wcout << "Error: " << person.GetLastError() << endl;
这里的方法跟《在C#中使用C++编写的类》一样，都是借用托管C++这个桥梁来沟通C++编写的类和C#编写的类，使在C++中使用C#编写的类和在C#中使用C++编写的类成为现实。
22
在本文章中我们再来实现一下C++代码调用C#代码的过程。我构造一个简单并且直观的例子：通过C++ UI 触发C# UI.
首先建立一个C#工程Class Library工程——CSharpUI
为该工程添加一个Form界面，并添加一个C#函数——InvokeUi（）来构造并显示这个界面
[c-sharp] view
plaincopy
namespace CSharpUI
{
public class Program
{
public static void InvokeUi()
{
//class Form1-----C# UI
Form1 fm = new Form1();
fm.ShowDialog();
}
}
}
建立一个托管的DYNAMIC LINK LIBRARY工程——MgdPro。
在MgdPro工程中用代码包装了对上述C#函数的调用，并将包装后的类从DLL导出。前提条件是reference CSharpUI.dll.
[cpp] view
plaincopy
//.h file
#define DLLIMPEXP __declspec(dllexport)
class DLLIMPEXP MgdClass
{
public:
static void InvokeCsharpDlg();
};
//.cpp file
using namespace CSharpUI;
void MgdClass::InvokeCsharpDlg()
{
Program::InvokeUi();
}
最后，新建一个Dialog Based的C++工程——PureC++Pro（exe工程），在工程中静态链接MgdPro.dll.在Invoke按钮的触发函数里调用代码触发C#界面。void CPureCProDlg::OnBnClickedButton1()
[cpp] view
plaincopy
{
// TODO: Add your control notification handler code here
//call managed c++ to invoke c# UI
MgdClass::InvokeCsharpDlg();
}
运行界面如下所示：
比如说，现在有一个用C#编写的DLL工程CsharpDll里面有一个Person类：
// Person.cs
using System;
namespace CsharpDll
{
public class Person
{
public Person()
{
Name = "No Name";
Sex = 'N';
Age = 0;
m_strLastError = "No Error";
}
public Person(string strName, char cSex, int iAge)
{
m_strLastError = "No Error";
Name = strName;
Sex = cSex;
Age = iAge;
}
public string Name
{
get
{
return m_strName;
}
set
{
if ((String.IsNullOrEmpty(value)) || (value.Length > 127))
{
m_strName = "No Name";
m_strLastError = "The length of the input name is out of range.";
return;
}
m_strName = value;
}
}
public char Sex
{
get
{
return m_cSex;
}
set
{
if ((value != 'F') && (value != 'M') && (value != 'm') && (value != 'f'))
{
m_cSex = 'N';
m_strLastError = "The input sex is out of [F/M].";
return;
}
m_cSex = value;
}
}
public int Age
{
get
{
return m_iAge;
}
set
{
if ((value < 0) || (value > 150))
{
m_iAge = 0;
m_strLastError = "The input age is out of range.";
return;
}
m_iAge = value;
}
}
public string LastError
{
get
{
return m_strLastError;
}
}
private string m_strName;
private char m_cSex;
private int m_iAge;
private string m_strLastError;
}
}
如果需要在C++中使用这个C#编写的Person类，就需要用托管C++来对这个C#进行包装，将它包装成一个C++能用的类。
首先，要创建一个托管C++的DLL工程ManageCppDll。并且，要添加对CsharpDll.dll的引用。然后对C#类所有的公有属性和方法进行包装。下面是具体的代码：
// ManageCppDll.h
#pragma once
#ifndef LX_DLL_CLASS_EXPORTS
#define LX_DLL_CLASS __declspec(dllexport)
#else
#define LX_DLL_CLASS __declspec(dllimport)
#endif
class LX_DLL_CLASS CPerson
{
public:
CPerson();
CPerson(const wchar_t *pName, const wchar_t cSex, int iAge);
~CPerson();
void SetName(const wchar_t *pName);
wchar_t * GetName();
void SetSex(const wchar_t cSex);
wchar_t GetSex();
void SetAge(int iAge);
int GetAge();
wchar_t * GetLastError();
private:
// 用一个void指针指向Person的对象
// 所有公有成员函数的实现都是通过这个对象来实现
void *m_pImp;
wchar_t m_szName[128];
wchar_t m_szLastError[128];
};
// ManageCppDll.cpp
#include "stdafx.h"
#include "ManageCppDll.h"
#include <vcclr.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
using namespace System;
using namespace System::Runtime::InteropServices;
using namespace CsharpDll;
// 将GCHandle转换成为void指针
#define __GCHANDLE_TO_VOIDPTR(x) ((GCHandle::operator System::IntPtr(x)).ToPointer())
// 将void指针转换为GCHandle
#define __VOIDPTR_TO_GCHANDLE(x) (GCHandle::operator GCHandle(System::IntPtr(x)))
// 辅助函数
// 将void指针指向的对象转换成为Person对象
inline Person ^ GetImpObj(void *pHandle)
{
Person ^ person = nullptr;
if (pHandle != NULL)
{
person = static_cast<Person^>(__VOIDPTR_TO_GCHANDLE(pHandle).Target);
}
return person;
}
CPerson::CPerson()
{
m_pImp = NULL;
Person ^ person = gcnew Person();
// 创建GCHandle并将它转换成void指针保存到成员变量中
GCHandle handle = GCHandle::Alloc(person);
m_pImp = __GCHANDLE_TO_VOIDPTR(handle);
}
CPerson::CPerson(const wchar_t *pName, const wchar_t cSex, int iAge)
{
m_pImp = NULL;
Person ^ person = gcnew Person();
person->Name = gcnew String(pName);
person->Sex = cSex;
person->Age = iAge;
GCHandle handle = GCHandle::Alloc(person);
m_pImp = __GCHANDLE_TO_VOIDPTR(handle);
}
CPerson::~CPerson()
{
if (m_pImp == NULL)
return;
// 释放GCHandle
GCHandle handle = __VOIDPTR_TO_GCHANDLE(m_pImp);
handle.Free();
m_pImp = NULL;
}
void CPerson::SetName(const wchar_t *pName)
{
// 将void指针转换成Person指针
// 并用该指针调用相应的公有属性或方法
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
person->Name = gcnew String(pName);
}
wchar_t * CPerson::GetName()
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
// 将C#返回的字符串转换为wchat_t*指针能指向的地址
wchar_t * pName = static_cast<wchar_t*>(Marshal::StringToHGlobalUni(person->Name).ToPointer());
wcscpy_s(m_szName, pName);
Marshal::FreeHGlobal(System::IntPtr(pName)); // 释放内存
return m_szName;
}
void CPerson::SetSex(const wchar_t cSex)
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
person->Sex = cSex;
}
wchar_t CPerson::GetSex()
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
return person->Sex;
}
void CPerson::SetAge(int iAge)
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
person->Age = iAge;
}
int CPerson::GetAge()
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
return person->Age;
}
wchar_t * CPerson::GetLastError()
{
Person ^ person = GetImpObj(m_pImp);
wchar_t * pLastError = static_cast<wchar_t*>(Marshal::StringToHGlobalUni(person->LastError).ToPointer());
wcscpy_s(m_szLastError, pLastError);
Marshal::FreeHGlobal(System::IntPtr(pLastError));
return m_szLastError;
}
现在对上面代码中所用到的一些相关背景知识进行一下介绍。
GCHandle结构提供从非托管内存访问托管对象的方法。
GCHandle.Alloc方法(Object)为指定的对象分配Normal句柄。它保护对象不被垃圾回收。当不再需要GCHandle时，必须通过Free将其释放。Normal句柄类型表示不透明句柄，这意味着无法通过此句柄解析固定对象的地址。可以使用此类型跟踪对象，并防止它被垃圾回收器回收。当非托管客户端持有对托管对象的唯一引用（从垃圾回收器检测不到该引用）时，此枚举成员很有用。
上面的代码中，在类CPerson的构造函数中用GCHandle为C#类Person的对象分配一个句柄，并将该句柄转换为void指针存放在成员变量中，以保证这个对象不会被垃圾回收器回收。然后在类CPerson的析构函数中释放这个句柄，将C#类Person的对象的回收权交给系统。
Marshal类提供了一个方法集，这些方法用于分配非托管内存、复制非托管内存块、将托管类型转换为非托管类型，此外还提供了在与非托管代码交互时使用的其他杂项方法。
Marshal..::.StringToHGlobalUni方法向非托管内存复制托管String的内容。StringToHGlobalUni对于自定义封送处理或者在混合托管和非托管代码时很有用。由于该方法分配字符串所需的非托管内存，因此应始终通过调用FreeHGlobal释放内存。
（更多关于上面介绍的背景知识可以搜索MSDN。说实在的MSDN真是一个宝库！VS能在Windows平台开发中取得绝大多数的份额，除了因为它和Windows都是微软开发的之外，MSDN的完备性功不可没！）
通过上面的方法，就把一个C#编写的类Person用托管C++给封装成了一个C++可以使用的CPerson类。我们可以在C++的工程中像使用一般的C++类一样使用类CPerson。比如下面的代码。
CPerson person(_T("StarLee"), 'M', 28);
person.SetName(_T("StarLee"));
person.SetSex('M');
person.SetAge(28);
wcout << "Name: " << person.GetName() << " Sex: " << person.GetSex() << " Age: " << person.GetAge() << endl;
wcout << "Error: " << person.GetLastError() << endl;
这里的方法跟《在C#中使用C++编写的类》一样，都是借用托管C++这个桥梁来沟通C++编写的类和C#编写的类，使在C++中使用C#编写的类和在C#中使用C++编写的类成为现实。
22
在本文章中我们再来实现一下C++代码调用C#代码的过程。我构造一个简单并且直观的例子：通过C++ UI 触发C# UI.
首先建立一个C#工程Class Library工程——CSharpUI
为该工程添加一个Form界面，并添加一个C#函数——InvokeUi（）来构造并显示这个界面
[c-sharp] view
plaincopy
namespace CSharpUI
{
public class Program
{
public static void InvokeUi()
{
//class Form1-----C# UI
Form1 fm = new Form1();
fm.ShowDialog();
}
}
}
建立一个托管的DYNAMIC LINK LIBRARY工程——MgdPro。
在MgdPro工程中用代码包装了对上述C#函数的调用，并将包装后的类从DLL导出。前提条件是reference CSharpUI.dll.
[cpp] view
plaincopy
//.h file
#define DLLIMPEXP __declspec(dllexport)
class DLLIMPEXP MgdClass
{
public:
static void InvokeCsharpDlg();
};
//.cpp file
using namespace CSharpUI;
void MgdClass::InvokeCsharpDlg()
{
Program::InvokeUi();
}
最后，新建一个Dialog Based的C++工程——PureC++Pro（exe工程），在工程中静态链接MgdPro.dll.在Invoke按钮的触发函数里调用代码触发C#界面。void CPureCProDlg::OnBnClickedButton1()
[cpp] view
plaincopy
{
// TODO: Add your control notification handler code here
//call managed c++ to invoke c# UI
MgdClass::InvokeCsharpDlg();
}
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