如何在C#中調用C++編寫的動態庫？三種方式詳解
場景和優點
在以下場景下，可能會使用C#調用C++編寫的dll：
- C++庫已經存在并且經過了充分測試和驗證，需要被C#項目重復使用時。
- C++編寫的庫中包含高性能計算、海量數據處理等需要使用底層語言實現的操作時，可以考慮將這些操作封裝為動態鏈接庫供C#調用。
- 在跨平臺開發時，C++可在多個平臺上運行，通過封裝為dll，可以讓C#項目也能夠在多個平臺上運行。
- 需要將不同的功能模塊拆分成獨立的組件，C++編寫的dll可以作為一個獨立的組件，供C#項目或其他語言的項目調用。
此外，使用C#調用C++編寫的dll還有以下優點：
- C#具有較高的開發效率和易用性，通過調用C++編寫的dll可以兼顧高性能和高開發效率。
- C#可以使用.NET Framework提供的強大工具和庫，如LINQ、異步編程等等，這些工具和庫可以提高開發效率，同時也可以利用C++的性能優勢。
- C#可以與其他語言，如Java、Python等配合使用，借助各種技術，如SOAP、WCF、gRPC等實現多語言之間的互操作。
- C++作為一種系統級編程語言，可以訪問系統底層資源，如內存、磁盤、網絡等，C#調用C++編寫的dll可以實現訪問這些底層資源的功能，從而提供更多的功能。
C#調用C++編寫的動態庫的方式
在C#中調用C++編寫的動態庫有以下幾種方式：
1、使用DllImport特性
使用DllImport特性可以直接引入動態鏈接庫中的C++函數，并在C#中進行調用。
下面是一個簡單的示例：
首先，我們在C++中編寫一個簡單的dll，里面包含一個計算兩數之和的函數addition：
c++Copy Code// file: mylib.cpp
#include "pch.h"
#include "mylib.h"
int addition(int a, int b) {
return a + b;
}然后，我們在C++中將其封裝為一個dll，并導出addition函數：
// file: mylib.h
#ifdef MYLIB_EXPORTS
#define MYLIB_API __declspec(dllexport)
#else
#define MYLIB_API __declspec(dllimport)
#endif
extern "C" MYLIB_API int addition(int a, int b); // export the function接著，在C#項目中使用DllImport特性導入這個dll，并調用其中的函數：
using System.Runtime.InteropServices;
class Program
{
[DllImport("MyLib.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public static extern int addition(int a, int b);
static void Main(string[] args)
{
int result = addition(1, 2);
Console.WriteLine("The sum is: " + result);
}
}在上述示例中，我們使用DllImport特性聲明了一個addition方法，將其與C++中的addition函數進行綁定。在Main函數中，我們調用了這個方法，并輸出計算結果。
需要注意的是，在使用DllImport特性時，需要指定正確的dll名稱和函數調用規約，否則可能會出現運行時錯誤。
2、使用C++/CLI
另一種實現方式是使用C++/CLI（C++/Common Language Infrastructure）。
C++/CLI是一種結合了C++和CLR（Common Language Runtime）的語言，它可以編寫針對.NET Framework/CLR的代碼，同時也可以訪問C++的底層資源。因此，我們可以使用C++/CLI來封裝C++庫，并將其作為dll供C#調用。
下面是一個簡單的示例：
首先，在C++/CLI中編寫一個類LibraryWrapper，里面包含一個使用C++庫計算兩數之和的方法Addition：
// file: LibraryWrapper.h
#pragma once
namespace MyLibrary {
public ref class LibraryWrapper
{
private:
Library* lib; // the C++ object we want to wrap
public:
LibraryWrapper(); // constructor
~LibraryWrapper(); // destructor
int Addition(int a, int b); // method used to add two numbers
};
}其中，Library是我們需要封裝的C++庫中的一個類。
然后，在實現文件LibraryWrapper.cpp中實現類的構造函數、析構函數和Addition方法：
// file: LibraryWrapper.cpp
#include "pch.h"
#include "LibraryWrapper.h"
#include "Library.h"
using namespace MyLibrary;
LibraryWrapper::LibraryWrapper()
{
lib = new Library(); // create a new Library object
}
LibraryWrapper::~LibraryWrapper() {
delete lib; // release the memory
}
int LibraryWrapper::Addition(int a, int b)
{
return lib->addition(a, b); // call the addition method in C++ library
}這里我們實例化了一個C++庫中的對象，然后在Addition方法中調用了它的addition方法。
最后，在C++/CLI項目中發布dll，并在C#項目中引用。在C#項目中，我們可以創建一個LibraryWrapper對象，并調用其中的Addition方法：
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace CppCLILibraryTest
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
MyLibrary.LibraryWrapper wrapper = new MyLibrary.LibraryWrapper();
int result = wrapper.Addition(1, 2);
Console.WriteLine("The sum is: " + result);
}
}
}需要注意的是，當使用C++/CLI封裝C++庫時，我們需要確保兩者所使用的Runtime是相同的。比如，如果C++庫是使用靜態連接的方式與CRT（C Runtime）鏈接的，那么我們需要在C++/CLI項目的屬性中設置“/MT”選項，以保證代碼使用相同的CRT版本。
3、使用COM組件
另一種實現方式是使用COM組件。COM是微軟推出的一種二進制接口標準，它可以讓不同的應用程序之間以二進制碼互相通信。
下面是一個簡單的示例：
首先，在C++中編寫一個簡單的dll，里面包含一個計算兩數之和的函數addition：
// file: MyLibrary.h
#pragma once
#ifdef MYLIBRARY_EXPORTS
#define MYLIBRARY_API __declspec(dllexport)
#else
#define MYLIBRARY_API __declspec(dllimport)
#endif
namespace MyLibrary {
class MyMath {
public:
static int Addition(int a, int b);
};
}然后，我們將這個dll封裝為一個COM組件。我們需要創建一個類，其中包含COM接口和類工廠：
// file: MathCOM.h
#pragma once
#include "MyLibrary.h"
class MathCOM : public IUnknown {
private:
ULONG m_cRef;
public:
MathCOM();
~MathCOM();
// IUnknown methods
STDMETHODIMP QueryInterface(REFIID riid, void** ppv);
STDMETHODIMP_(ULONG) AddRef(void);
STDMETHODIMP_(ULONG) Release(void);
// COM interface method
STDMETHODIMP Addition(int a, int b, int* result);
};
class MathClassFactory : public IClassFactory {
private:
ULONG m_cRef;
public:
MathClassFactory();
~MathClassFactory();
// IUnknown methods
STDMETHODIMP QueryInterface(REFIID riid, void** ppv);
STDMETHODIMP_(ULONG) AddRef(void);
STDMETHODIMP_(ULONG) Release(void);
// IClassFactory methods
STDMETHODIMP CreateInstance(IUnknown* pUnknownOuter, REFIID riid, void** ppvObject);
STDMETHODIMP LockServer(BOOL fLock);
};在實現文件MathCOM.cpp中，我們需要為這些接口方法提供具體的實現：
// file: MathCOM.cpp
#include "stdafx.h"
#include "MathCOM.h"
MathCOM::MathCOM() {
m_cRef = 1;
}
MathCOM::~MathCOM() {}
STDMETHODIMP MathCOM::QueryInterface(REFIID riid, void** ppv) {
*ppv = NULL;
if (riid == IID_IUnknown || riid == IID_IDispatch)
*ppv = this;
if (*ppv != NULL) {
((LPUNKNOWN)*ppv)->AddRef();
return S_OK;
}
return E_NOINTERFACE;
}
STDMETHODIMP_(ULONG) MathCOM::AddRef() {
return InterlockedIncrement((LONG*)&m_cRef);
}
STDMETHODIMP_(ULONG) MathCOM::Release() {
ULONG cRef = InterlockedDecrement((LONG*)&m_cRef);
if (cRef == 0) delete this;
return cRef;
}
STDMETHODIMP MathCOM::Addition(int a, int b, int* result) {
*result = MyLibrary::MyMath::Addition(a, b);
return S_OK;
}
MathClassFactory::MathClassFactory() {
m_cRef = 1;
}
MathClassFactory::~MathClassFactory() {}
STDMETHODIMP MathClassFactory::QueryInterface(REFIID riid, void** ppv) {
*ppv = NULL;
if (riid == IID_IUnknown || riid == IID_IClassFactory)
*ppv = this;
if (*ppv != NULL) {
((LPUNKNOWN)*ppv)->AddRef();
return S_OK;
}
return E_NOINTERFACE;
}
STDMETHODIMP_(ULONG) MathClassFactory::AddRef() {
return InterlockedIncrement((LONG*)&m_cRef);
}
STDMETHODIMP_(ULONG) MathClassFactory::Release() {
ULONG cRef = InterlockedDecrement((LONG*)&m_cRef);
if (cRef == 0) delete this;
return cRef;
}
STDMETHODIMP MathClassFactory::CreateInstance(IUnknown* pUnknownOuter, REFIID riid, void** ppvObject) {
if (pUnknownOuter) return CLASS_E_NOAGGREGATION;
MathCOM* pMathCOM = new MathCOM();
if (!pMathCOM) return E_OUTOFMEMORY;
HRESULT hResult = pMathCOM->QueryInterface(riid, ppvObject);
pMathCOM->Release();
return hResult;
}
STDMETHODIMP MathClassFactory::LockServer(BOOL fLock) {
return S_OK;
}在項目中使用C++編譯器生成COM組件dll之后，在C#項目中使用COM互操作性來調用這個COM組件，代碼如下：
using System.Runtime.InteropServices;
namespace COMTest
{
[ComImport, Guid("B9D43B8A-61F3-4668-AB30-C2BE194AD0AA")]
[InterfaceType(ComInterfaceType.InterfaceIsIUnknown)]
public interface IMathCOM {
[PreserveSig]
int Addition(int a, int b, out int result);
}
[ComImport, Guid("8CFD0B22-24A3-4490-9127-9DB3FD53E15F")]
class MathCOM { }
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
IMathCOM mathCOM = (IMathCOM)new MathCOM();
int result = 0;
mathCOM.Addition(1, 2, out result);
Console.WriteLine("The sum is: " + result);
}
}
}在這個示例中，我們聲明了一個用來調用COM組件的接口IMathCOM，然后實例化MathCOM類并把它轉換為IMathCOM類型，就可以調用其中的Addition方法了。
以上三種方式都可用于調用C++編寫的動態庫，選擇使用哪種方式應該根據具體的場景和需求來決定。
