在C#中使用C++编写的类1

2022-11-08 16:29:26

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现在在Windows下的应用程序开发，VS.Net占据了绝大多数的份额。因此很多以前搞VC++开发的人都转向用更强大的VS.Net。在这种情况下，有很多开发人员就面临了如何在C#中使用C++开发好的类的问题。下面就用一个完整的实例来详细说明怎样用托管C++封装一个C++类以提供给C#使用。
    比如，现在有一个工程名为NativeCppDll的由C++编写的DLL，里面输出了一个CPerson类。下面是具体的代码：

  1. // NativeCppDll.h
  2. #pragma once
  3. #ifndef LX_DLL_CLASS_EXPORTS
  4. #define LX_DLL_CLASS __declspec(dllexport)
  5. #else
  6. #define LX_DLL_CLASS __declspec(dllimport)
  7. #endif
  8. class LX_DLL_CLASS CPerson
  9. {
  10. public:
  11. CPerson();
  12. CPerson(const wchar_t *pName, const wchar_t cSex, int iAge);
  13. void SetName(const wchar_t *pName);
  14. wchar_t * GetName();
  15. void SetSex(const wchar_t cSex);
  16. wchar_t GetSex();
  17. void SetAge(int iAge);
  18. int GetAge();
  19. wchar_t * GetLastError();
  20. private:
  21. wchar_t m_szName[128];
  22. wchar_t m_cSex;
  23. int m_iAge;
  24. wchar_t m_szLastError[128];
  25. void ShowError();
  26. };
  27. // NativeCppDll.cpp
  28. #include "stdafx.h"
  29. #include "NativeCppDll.h"
  30. #include <iostream>
  31. #include <tchar.h>
  32. using namespace std;
  33. CPerson::CPerson()
  34. {
  35. wcscpy_s(m_szName, _T("No Name"));
  36. m_cSex = 'N';
  37. m_iAge = 0;
  38. wcscpy_s(m_szLastError, _T("No Error"));
  39. }
  40. CPerson::CPerson(const wchar_t *pName, const wchar_t cSex, int iAge)
  41. {
  42. wcscpy_s(m_szLastError, _T("No Error"));
  43. SetName(pName);
  44. SetSex(cSex);
  45. SetAge(iAge);
  46. }
  47. void CPerson::SetName(const wchar_t *pName)
  48. {
  49. if ((pName == NULL) || (wcslen(pName) == 0) || (wcslen(pName) > 127))
  50. {
  51. wcscpy_s(m_szName, _T("No Name"));
  52. wcscpy_s(m_szLastError, _T("The length of the input name is out of range."));
  53. ShowError();
  54. return;
  55. }
  56. wcscpy_s(m_szName, pName);
  57. }
  58. wchar_t * CPerson::GetName()
  59. {
  60. return m_szName;
  61. }
  62. void CPerson::SetSex(const wchar_t cSex)
  63. {
  64. if ((cSex != 'F') && (cSex != 'M') && (cSex != 'm') && (cSex != 'f'))
  65. {
  66. m_cSex = 'N';
  67. wcscpy_s(m_szLastError, _T("The input sex is out of [F/M]."));
  68. ShowError();
  69. return;
  70. }
  71. m_cSex = cSex;
  72. }
  73. wchar_t CPerson::GetSex()
  74. {
  75. return m_cSex;
  76. }
  77. void CPerson::SetAge(int iAge)
  78. {
  79. if ((iAge < 0) || (iAge > 150))
  80. {
  81. m_iAge = 0;
  82. wcscpy_s(m_szLastError, _T("The input age is out of range."));
  83. ShowError();
  84. return;
  85. }
  86. m_iAge = iAge;
  87. }
  88. int CPerson::GetAge()
  89. {
  90. return m_iAge;
  91. }
  92. wchar_t * CPerson::GetLastError()
  93. {
  94. return m_szLastError;
  95. }
  96. void CPerson::ShowError()
  97. {
  98. cerr << m_szLastError << endl;
  99. }

这是一个很典型的由C++开发的DLL，输出一个完整的C++类。如果现在要求开发一个C#工程，需要用到这个DLL中输出的C++类CPerson，该怎么办呢？针对这个例子来说，类CPerson非常小，可以用C#重新写一个跟这个C++类一样的类。可是，如果需要的C++类很大，或者很多的时候，重写工程将非常庞大。而且这样没有对现有的代码进行重用，浪费了现有资源，开发起来费时费力。
    当然，还是有方法解决这个问题的。那就是用托管C++将C++类给封装一下，然后再提供给C#来使用。下面就用代码来详细说明怎样用托管C++来封装上面的那个C++类。
    首先，要创建一个托管C++的DLL工程ManageCppDll，然后在里面添加下面的代码：

  1. // ManageCppDll.h
  2. #pragma once
  3. #define LX_DLL_CLASS_EXPORTS
  4. #include "../NativeCppDll/NativeCppDll.h"
  5. using namespace System;
  6. namespace ManageCppDll
  7. {
  8. public ref class Person
  9. {
  10. // 包装所有类CPerson的公有成员函数
  11. public:
  12. Person();
  13. Person(String ^ strName, Char cSex, int iAge);
  14. ~Person();
  15. property String ^ Name
  16. {
  17. void set(String ^ strName);
  18. String ^ get();
  19. }
  20. property Char Sex
  21. {
  22. void set(Char cSex);
  23. Char get();
  24. }
  25. property int Age
  26. {
  27. void set(int iAge);
  28. int get();
  29. }
  30. String ^ GetLastError();
  31. private:
  32. // 类CPerson的指针，用来调用类CPerson的成员函数
  33. CPerson *m_pImp;
  34. };
  35. };

从这个头文件就能看出来，这是对C++类CPerson的包装。类Person的所有公有成员函数都跟C++类CPerson一样，只不过成员函数的参数和返回值就改成了托管C++的类型，这也是让类Person能在C#中使用的首要条件。当然只需要对公有成员函数进行封装，对于保护成员函数和私有成员函数则不必做任何封装。
    类Person仅有一个私有的成员变量：一个类CPerson的指针。而类Person的所有成员函数的实现都是靠这个CPerson指针来调用类CPerson的相应成员函数来实现。
    下面是具体的实现代码：

  1. // ManageCppDll.cpp
  2. #include "stdafx.h"
  3. #include "ManageCppDll.h"
  4. #include <vcclr.h>
  5. namespace ManageCppDll
  6. {
  7. // 在构造函数中创建类CPerson的对象并在析构函数中将该对象销毁
  8. // 所有的成员函数实现都是通过指针m_pImp调用类CPerson的相应成员函数实现
  9. Person::Person()
  10. {
  11. m_pImp = new CPerson();
  12. }
  13. Person::Person(String ^ strName, Char cSex, int iAge)
  14. {
  15. // 将string转换成C++能识别的指针
  16. pin_ptr<const wchar_t> wcName = PtrToStringChars(strName);
  17. m_pImp = new CPerson(wcName, cSex, iAge);
  18. }
  19. Person::~Person()
  20. {
  21. // 在析构函数中删除CPerson对象
  22. delete m_pImp;
  23. }
  24. void Person::Name::set(String ^ strName)
  25. {
  26. pin_ptr<const wchar_t> wcName = PtrToStringChars(strName);
  27. m_pImp->SetName(wcName);
  28. }
  29. String ^ Person::Name::get()
  30. {
  31. return gcnew String(m_pImp->GetName());
  32. }
  33. void Person::Sex::set(Char cSex)
  34. {
  35. m_pImp->SetSex(cSex);
  36. }
  37. Char Person::Sex::get()
  38. {
  39. return m_pImp->GetSex();
  40. }
  41. void Person::Age::set(int iAge)
  42. {
  43. m_pImp->SetAge(iAge);
  44. }
  45. int  Person::Age::get()
  46. {
  47. return m_pImp->GetAge();
  48. }
  49. String ^ Person::GetLastError()
  50. {
  51. return gcnew String(m_pImp->GetLastError());
  52. }
  53. };

如果要在C#中使用类Person，首先要添加对ManageCppDll.dll的引用，然后就可以像用普通的C#类一样的使用类Person了。比如下面这样的代码：

  1. using ManageCppDll;
  2. Person person = new Person();
  3. person.Name = "StarLee";
  4. person.Sex = 'M';
  5. person.Age = 28;

熟悉设计模式的看了上面的代码肯定会发现,这样的设计跟BRIDGE模式如出一辙。其实，上面的方法也算是一种BRIDGE模式，由托管C++充当了C#中使用用C++开发的类的桥梁。另外，这种形式也可以理解为ADAPTER模式，托管C++类Person就是C++类CPerson的一个适配器。通过这个桥梁，可以很容易的重用以前用C++开发的类，让这些C++类继续在C#中发挥它们的效用，让开发变得事半功倍。

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