C++与.NET之间的互相调用的几种常见方式_Asp.net

c++ 与 .net 之间的互操作性是开发混合应用程序时的常见需求。下面我将展示几种常见的互操作方式和示例：

1. 使用 c++/cli 作为桥梁

c++/cli 是微软提供的一种中间语言，专门用于连接原生 c++ 和 .net 代码。这是实现互操作性最灵活的方式。

cpp-dotnet-interop c++/cli 互操作代码示例

nativelibrary.h - 原生 c++ 库

// nativelibrary.h - 原生 c++ 库
#pragma once

extern "c" {
    __declspec(dllexport) int add(int a, int b);
    __declspec(dllexport) void* createperson(const char* name, int age);
    __declspec(dllexport) const char* getpersonname(void* person);
    __declspec(dllexport) int getpersonage(void* person);
    __declspec(dllexport) void destroyperson(void* person);
}

nativelibrary.cpp - 原生 c++ 库实现

// nativelibrary.cpp - 原生 c++ 库实现
#include "nativelibrary.h"
#include <string>
#include <memory>

// 简单的 person 类
struct person {
    std::string name;
    int age;
};

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

void* createperson(const char* name, int age) {
    auto person = new person{name, age};
    return person;
}

const char* getpersonname(void* person) {
    return reinterpret_cast<person*>(person)->name.c_str();
}

int getpersonage(void* person) {
    return reinterpret_cast<person*>(person)->age;
}

void destroyperson(void* person) {
    delete reinterpret_cast<person*>(person);
}

bridgelibrary.h - c++/cli 桥接头文件

// bridgelibrary.h - c++/cli 桥接头文件
#pragma once

using namespace system;

namespace bridgelibrary {
    public ref class calculator {
    public:
        static int add(int a, int b);
    };

    public ref class personwrapper {
    private:
        void* nativeperson;

    public:
        personwrapper(string^ name, int age);
        ~personwrapper();
        !personwrapper();

        string^ getname();
        int getage();
    };
}

bridgelibrary.cpp - c++/cli 桥接实现

// bridgelibrary.cpp - c++/cli 桥接实现
#include "bridgelibrary.h"
#include "../nativelibrary/nativelibrary.h"
#include <msclr/marshal_cppstd.h>

namespace bridgelibrary {
    int calculator::add(int a, int b) {
        return ::add(a, b);
    }

    personwrapper::personwrapper(string^ name, int age) {
        msclr::interop::marshal_context context;
        const char* nativename = context.marshal_as<const char*>(name);
        nativeperson = ::createperson(nativename, age);
    }

    personwrapper::~personwrapper() {
        this->!personwrapper();
    }

    personwrapper::!personwrapper() {
        if (nativeperson != nullptr) {
            ::destroyperson(nativeperson);
            nativeperson = nullptr;
        }
    }

    string^ personwrapper::getname() {
        const char* nativename = ::getpersonname(nativeperson);
        return gcnew string(nativename);
    }

    int personwrapper::getage() {
        return ::getpersonage(nativeperson);
    }
}

dotnetclient.cs - .net 客户端调用示例

// dotnetclient.cs - .net 客户端调用示例
using system;
using bridgelibrary;

class program {
    static void main() {
        // 调用 c++ 计算函数
        int result = calculator.add(5, 3);
        console.writeline("5 + 3 = " + result);

        // 使用 c++ 中的 person 类
        using (var person = new personwrapper("john doe", 30)) {
            console.writeline("name: " + person.getname());
            console.writeline("age: " + person.getage());
        }
    }
}

2. 使用 p/invoke 从 .net 调用原生 c++

如果不想使用 c++/cli，也可以通过 p/invoke 直接从 .net 调用原生 c++ 函数。

cpp-dotnet-pinvoke p/invoke调用代码示例

nativelibrary.h - 原生 c++ 库

// nativelibrary.h - 原生 c++ 库
#pragma once

extern "c" {
    __declspec(dllexport) int add(int a, int b);
    __declspec(dllexport) void* createperson(const char* name, int age);
    __declspec(dllexport) const char* getpersonname(void* person);
    __declspec(dllexport) int getpersonage(void* person);
    __declspec(dllexport) void destroyperson(void* person);
}

nativelibrary.cpp - 原生 c++ 库实现

// nativelibrary.cpp - 原生 c++ 库实现
#include "nativelibrary.h"
#include <string>
#include <memory>

// 简单的 person 类
struct person {
    std::string name;
    int age;
};

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

void* createperson(const char* name, int age) {
    auto person = new person{name, age};
    return person;
}

const char* getpersonname(void* person) {
    return reinterpret_cast<person*>(person)->name.c_str();
}

int getpersonage(void* person) {
    return reinterpret_cast<person*>(person)->age;
}

void destroyperson(void* person) {
    delete reinterpret_cast<person*>(person);
}

dotnetclient.cs - .net 客户端 p/invoke 调用示例

// dotnetclient.cs - .net 客户端 p/invoke 调用示例
using system;
using system.runtime.interopservices;

class program {
    // 导入原生 c++ 函数
    [dllimport("nativelibrary.dll", callingconvention = callingconvention.cdecl)]
    public static extern int add(int a, int b);

    [dllimport("nativelibrary.dll", callingconvention = callingconvention.cdecl)]
    public static extern intptr createperson(string name, int age);

    [dllimport("nativelibrary.dll", callingconvention = callingconvention.cdecl)]
    [return: marshalas(unmanagedtype.lpstr)]
    public static extern string getpersonname(intptr person);

    [dllimport("nativelibrary.dll", callingconvention = callingconvention.cdecl)]
    public static extern int getpersonage(intptr person);

    [dllimport("nativelibrary.dll", callingconvention = callingconvention.cdecl)]
    public static extern void destroyperson(intptr person);

    static void main() {
        // 调用 c++ 计算函数
        int result = add(5, 3);
        console.writeline("5 + 3 = " + result);

        // 使用 c++ 中的 person 类
        intptr personptr = createperson("john doe", 30);
        try {
            string name = getpersonname(personptr);
            int age = getpersonage(personptr);
            console.writeline("name: " + name);
            console.writeline("age: " + age);
        }
        finally {
            // 释放资源
            destroyperson(personptr);
        }
    }
}

3. 从 c++ 调用 .net 代码

从原生 c++ 调用 .net 代码需要使用 clr hosting api。下面是一个简单的示例：

cpphost.cpp - c++ 调用 .net 代码示例

// cpphost.cpp - c++ 调用 .net 代码示例
#include <windows.h>
#include <metahost.h>
#include <string>
#include <iostream>

#pragma comment(lib, "mscoree.lib")

int main() {
    // 初始化 clr
    iclrmetahost* pmetahost = nullptr;
    iclrruntimeinfo* pruntimeinfo = nullptr;
    iclrruntimehost* pclrruntimehost = nullptr;

    hresult hr = clrcreateinstance(clsid_clrmetahost, iid_iclrmetahost, (lpvoid*)&pmetahost);
    if (failed(hr)) {
        std::cerr << "failed to create clr instance" << std::endl;
        return 1;
    }

    hr = pmetahost->getruntime(l"v4.0.30319", iid_iclrruntimeinfo, (lpvoid*)&pruntimeinfo);
    if (failed(hr)) {
        std::cerr << "failed to get runtime info" << std::endl;
        pmetahost->release();
        return 1;
    }

    bool floadable;
    hr = pruntimeinfo->isloadable(&floadable);
    if (failed(hr) || !floadable) {
        std::cerr << "runtime is not loadable" << std::endl;
        pruntimeinfo->release();
        pmetahost->release();
        return 1;
    }

    hr = pruntimeinfo->getinterface(clsid_clrruntimehost, iid_iclrruntimehost, (lpvoid*)&pclrruntimehost);
    if (failed(hr)) {
        std::cerr << "failed to get runtime host" << std::endl;
        pruntimeinfo->release();
        pmetahost->release();
        return 1;
    }

    hr = pclrruntimehost->start();
    if (failed(hr)) {
        std::cerr << "failed to start clr" << std::endl;
        pclrruntimehost->release();
        pruntimeinfo->release();
        pmetahost->release();
        return 1;
    }

    // 调用 .net 方法
    dword preturnvalue;
    hr = pclrruntimehost->executeindefaultappdomain(
        l"dotnetlibrary.dll",
        l"dotnetlibrary.calculator",
        l"add",
        l"5,3",
        &preturnvalue);

    if (failed(hr)) {
        std::cerr << "failed to execute .net method" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "result from .net: " << preturnvalue << std::endl;
    }

    // 清理资源
    pclrruntimehost->stop();
    pclrruntimehost->release();
    pruntimeinfo->release();
    pmetahost->release();

    return 0;
}

dotnetlibrary.cs - .net 库示例

// dotnetlibrary.cs - .net 库示例
namespace dotnetlibrary {
    public class calculator {
        public static int add(string args) {
            string[] numbers = args.split(',');
            int a = int.parse(numbers[0]);
            int b = int.parse(numbers[1]);
            return a + b;
        }
    }
}

互操作方法比较

c++/cli：
- 优点：完全支持 .net 功能，可直接访问 .net 类库
- 缺点：需要安装 .net framework/.net core
- 适用场景：需要深度集成 .net 功能的 c++ 应用
p/invoke：
- 优点：简单直接，不需要中间层
- 缺点：类型映射复杂，不支持面向对象特性
- 适用场景：从 .net 调用简单的 c/c++ 函数
clr hosting：
- 优点：允许原生 c++ 代码调用 .net 代码
- 缺点：实现复杂，性能开销大
- 适用场景：需要在 c++ 应用中嵌入 .net 功能