如何在C#中调用C++编写的动态库？三种方式详解-51CTO.COM

场景和优点

在以下场景下，可能会使用C#调用C++编写的dll：

C++库已经存在并且经过了充分测试和验证，需要被C#项目重复使用时。
C++编写的库中包含高性能计算、海量数据处理等需要使用底层语言实现的操作时，可以考虑将这些操作封装为动态链接库供C#调用。
在跨平台开发时，C++可在多个平台上运行，通过封装为dll，可以让C#项目也能够在多个平台上运行。
需要将不同的功能模块拆分成独立的组件，C++编写的dll可以作为一个独立的组件，供C#项目或其他语言的项目调用。

此外，使用C#调用C++编写的dll还有以下优点：

C#具有较高的开发效率和易用性，通过调用C++编写的dll可以兼顾高性能和高开发效率。
C#可以使用.NET Framework提供的强大工具和库，如LINQ、异步编程等等，这些工具和库可以提高开发效率，同时也可以利用C++的性能优势。
C#可以与其他语言，如Java、Python等配合使用，借助各种技术，如SOAP、WCF、gRPC等实现多语言之间的互操作。
C++作为一种系统级编程语言，可以访问系统底层资源，如内存、磁盘、网络等，C#调用C++编写的dll可以实现访问这些底层资源的功能，从而提供更多的功能。

C#调用C++编写的动态库的方式

在C#中调用C++编写的动态库有以下几种方式：

1、使用DllImport特性

使用DllImport特性可以直接引入动态链接库中的C++函数，并在C#中进行调用。

下面是一个简单的示例：

首先，我们在C++中编写一个简单的dll，里面包含一个计算两数之和的函数addition：

c++Copy Code// file: mylib.cpp
#include "pch.h"
#include "mylib.h"

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

然后，我们在C++中将其封装为一个dll，并导出addition函数：

// 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

接着，在C#项目中使用DllImport特性导入这个dll，并调用其中的函数：

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，我们使用DllImport特性声明了一个addition方法，将其与C++中的addition函数进行绑定。在Main函数中，我们调用了这个方法，并输出计算结果。

需要注意的是，在使用DllImport特性时，需要指定正确的dll名称和函数调用规约，否则可能会出现运行时错误。

2、使用C++/CLI

另一种实现方式是使用C++/CLI（C++/Common Language Infrastructure）。

C++/CLI是一种结合了C++和CLR（Common Language Runtime）的语言，它可以编写针对.NET Framework/CLR的代码，同时也可以访问C++的底层资源。因此，我们可以使用C++/CLI来封装C++库，并将其作为dll供C#调用。

下面是一个简单的示例：

首先，在C++/CLI中编写一个类LibraryWrapper，里面包含一个使用C++库计算两数之和的方法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是我们需要封装的C++库中的一个类。

然后，在实现文件LibraryWrapper.cpp中实现类的构造函数、析构函数和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
}

这里我们实例化了一个C++库中的对象，然后在Addition方法中调用了它的addition方法。

最后，在C++/CLI项目中发布dll，并在C#项目中引用。在C#项目中，我们可以创建一个LibraryWrapper对象，并调用其中的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，当使用C++/CLI封装C++库时，我们需要确保两者所使用的Runtime是相同的。比如，如果C++库是使用静态连接的方式与CRT（C Runtime）链接的，那么我们需要在C++/CLI项目的属性中设置“/MT”选项，以保证代码使用相同的CRT版本。

3、使用COM组件

另一种实现方式是使用COM组件。COM是微软推出的一种二进制接口标准，它可以让不同的应用程序之间以二进制码互相通信。

下面是一个简单的示例：

首先，在C++中编写一个简单的dll，里面包含一个计算两数之和的函数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，我们将这个dll封装为一个COM组件。我们需要创建一个类，其中包含COM接口和类工厂：

// 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);
};

在实现文件MathCOM.cpp中，我们需要为这些接口方法提供具体的实现：

// 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;
}

在项目中使用C++编译器生成COM组件dll之后，在C#项目中使用COM互操作性来调用这个COM组件，代码如下：

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);
        }
    }
}

在这个示例中，我们声明了一个用来调用COM组件的接口IMathCOM，然后实例化MathCOM类并把它转换为IMathCOM类型，就可以调用其中的Addition方法了。

以上三种方式都可用于调用C++编写的动态库，选择使用哪种方式应该根据具体的场景和需求来决定。