托管 c++ 库，它是如何工作的？

Posted 2023-02-16

【中文标题】托管 c++ 库，它是如何工作的？

【英文标题】：Managed c++ library , how does it work?

【发布时间】：2013-05-30 20:18:22

【问题描述】：

我发现有一堆项目（SharpDX 等）正在编译以允许 CLR “管理”本机代码，然后直接从例如：c# 调用该本机代码（c++ 函数）。

我正在尝试弄清楚这是如何工作的。如果你们中的任何人都知道，那就太好了。

到目前为止，我所看到的是，我可以将 C# 项目中的引用添加到“CLR 兼容”C++ 库，就像任何其他 c# 库（无需反射）一样，添加它就像：“使用 myCppLibrary”然后调用任何可用的方法。

当我查看刚刚添加的引用中可用的函数时，我似乎可以从 c# 访问在 C++ 库的头 (.h) 文件中声明为 PUBLIC 的任何内容，因为它们会自动转换为 c#编译器的代码。

所以实际上发生了什么：

我在我的 c++ 库的头文件 (.h) 中声明了公共方法/变量。 我编译它们检查 CLR 管理在库的属性选项卡中是否可用。 （我正在使用 Visual Studio 2012） 编译器为每个带有公共方法/属性的头文件 (.h) 生成 c# 类。

但我不明白的是，当我调用“myCppLibrary”中的 giveNumber() 函数时，该函数的实现在哪里执行？

CLR 是否会自动与 c++ 本机代码相互通信，或者实际发生了什么？

【参考方案1】：

不太确定我是否完全理解您所看到的。但是您很可能会看到错误的副作用。 C++/CLI 编译器能够将任何与 C++03 兼容的本机 C++ 代码编译成 IL。 IL 和抖动都足够灵活以支持这一点。就像 C# 编译器生成的 IL 一样，这种 IL 将在运行时被翻译成机器代码，并以完全相同的方式进行优化。

然而，这不使它成为托管代码。此代码创建的任何对象仍然是在非托管内存中分配的本机对象，就像本机 C++ 编译器所做的那样。垃圾收集器完全没有注意到它们。

那么错误是允许将该代码翻译为 IL。您错过了 C++ 代码生成器在编译时花费的额外时间来寻找最佳优化的机器代码。抖动也得到了优化，但它不能做得很好，必须在时间限制下运行。当然，您会在运行时承担 jitting 开销。

本机结构和类将在程序集元数据中可见。但它们只是不透明的值类型，C# 程序无法访问它们的成员。您不能直接从 C# 调用此类本机类的方法。为了可用，C++/CLI 程序必须使用 value 或 ref 上下文关键字声明类型。像 ref class，完全等同于 C# 类。

因此，将本机代码编译为机器代码非常重要，就像常规 C++ 编译器所做的那样。你可以通过编译一个没有/clr 的.cpp 源文件来实现。或者通过使用#pragma unmanaged 和#pragma managed 包装此类代码，在机器代码和IL 生成之间来回切换编译器。您从 C++/CLI 获得的附加值是 ref 类中的方法可以直接使用本机代码，而无需像 pinvoke 那样在 C# 中必须经历的那种麻烦。并且使用原生 C++ 类，这是您在 C# 中完全无法做到的。

【参考方案2】：

当您在 C++ 中启用 CLR 时，编译器会将 C++ 代码编译为 IL 而不是本机代码。在这种情况下，被称为 C++/CLI 的 C++ 增加了各种功能以允许它使用垃圾收集器，可以很好地控制垃圾收集的内存是否被固定以避免它移动，等等

通常，编写 C++/CLI 是一项专业任务，需要同时了解 C++ 和 C#（可能存在一些细微的差异和陷阱）。通常建议将其用于本机代码和托管代码之间的接口，但它可用于将整个库制作成 .net。

【讨论】：

@usr 我也想知道同样的事情，但如果我搞砸了，也不好意思问。如果您能提供更好的答案，请这样做，我只用了 5 到 10 分钟的时间，并期待可能会出现更好的答案。

我猜有人发现 cpp.exe 可能将 C++ 编译为 IL 是非常不可信的。当我前段时间得知这一点时，我也很惊讶。