混合語言程式設計：啟用CLR(公共語言運作時編譯)讓C#調用C++

前言

關于混合C#和C++的程式設計方式，本人之前寫過一篇部落格（參見混合語言程式設計：C#使用原生的Directx和OpenGL），在之前的部落格中，介紹了在C#的Winform和WPF下使用原生的Direct和OpenGL進行繪圖，主要使用的方式是聲明一個函數為導出函數，然後就可以在C#中使用這個函數。

存在的問題

之前的方式使C#調用C/C++成為可能，但是存在很多缺點，主要表現在以下幾個方面：

1. 使用

   extern "C" _declspec(dllexport)

   的聲明方式隻能定義C函數，無法直接使用C++的類，功能不夠強大。
2. 參數傳遞很麻煩，尤其是傳入數組時，經常會出現參數類型錯誤或者數組長度不正确，很不靈活。
3. 需要寫重複性的代碼，在C#代碼中需要重複聲明C/C++寫的DLL中的函數，如果在C/C++代碼中定義了結構體，還需要在C#中重複聲明，處理參數類型又是一個麻煩的事情。
4. 需要手動拷貝DLL到C#程式的目錄下，如果忘記拷貝了，程式在運作時會報DLL未找到的錯誤。
5. 非常不利于調試，無法在C/C++代碼中進行斷點跟蹤調試。同時對C/C++代碼修改編譯後，需要拷貝DLL到C#程式目錄，否則C#程式調用的還是修改之前的DLL。

前段時間開發的一個應用程式中需要控制兩個數采卡（SP Divece 的ADQ和SDR），官方提供了C和C++的驅動，可以使用C/C++對數采卡進行控制。我最開始還是使用了之前聲明導出函數的方式進行開發，用C語言實作，但是随着功能的複雜和代碼的增加，上面一系列問題越來越嚴重。

發現新大陸（公共語言運作時編譯）

在奮鬥解決各種Bug的時候突然在一次搜尋時找到了公共語言運作時編譯。所謂公共語言運作時編譯，就是允許應用程式群組件使用公共語言運作時 (CLR) 中的功能。找到MSDN上的相關文檔：

1. /clr（公共語言運作時編譯）。
2. 混合（本機和托管）程式集。
3. 如何：使用 /clr 編譯 MFC 和 ATL 代碼。

有了公共語言運作時編譯，在C#程式集中就可以引用C++開發的DLL，并且使用C++的類就和使用使用C#類是一樣的，還可以直接斷點調試，以上問題全部解決。

很快，我就把之前用C寫的代碼改寫成了C++的代碼，啟用CLR，并删掉了C#中重複的代碼。

指針問題

使用C++開發就會經常使用到指針，但C#沒有指針（一般情況，其實C#是有指針的，隻不過預設被關閉了）。在C#中要傳遞一個指針至少有兩種方式：

1. 使用

   stackalloc

   在棧上配置設定記憶體塊，這類似于C的

   malloc

   和C++的

   new

   （當然還是有差別的），詳細資訊可參考stackalloc（C# 參考）。
2. 使用

   fixed語句

   固定變量的指針，C#中之是以不讓用指針，就是因為由于垃圾回收機制會導緻變量重定位，變量重定位後，之前的指針也就不再指向這個變量了，是以C#在這種情況下是要禁止使用指針。而

   fixed 語句

   禁止垃圾回收器重定位可移動的變量，并在執行該語句期間“固定”此變量。固定變量的位置後就可以使用指針了，詳細資訊可參考fixed 語句（C# 參考）。

需要提醒的是，這兩種方式都需要在不安全的上下文中使用，關于不安全上下文，可參考unsafe（C# 參考）。

結語

本文主要記錄我在做項目中發現的問題、解決問題所使用到相關的技術，有效地解決了C#調用C++的問題。當然，其中還有很多細節并沒有深入研究，可能會存在更好的方式。