在C++中反射調(diào)用.NET的方法（三）
在.NET與C++之間傳輸集合數(shù)據(jù)
上一篇《在C++中反射調(diào)用.NET（二）》中，我們嘗試了反射調(diào)用一個返回DTO對象的.NET方法，今天來看看如何在.NET與C++之間傳輸集合數(shù)據(jù)。
使用非泛型集合的委托方法
先看看.NET類中的一個返回列表數(shù)據(jù)的方法：
//返回List或者數(shù)組，不影響 C++調(diào)用
public List<IUserInfo> GetUsers(string likeName)
{
List<IUserInfo> users = new List<NetLib.IUserInfo>();
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
IUserInfo userinfo = GetUserByID(i);
userinfo.Name += likeName;
users.Add(userinfo);
}
//return users.ToArray();
return users;
}
public IUserInfo GetUserByID(int userId)
{
IUserInfo userinfo= EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>();
userinfo.ID = userId;
userinfo.Name = "姓名_" + userId;
userinfo.Birthday = new DateTime(1980, 1, 1);
return userinfo;
}
該方法沒有什么復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯，就是將傳遞進來的參數(shù)給DTO對象，創(chuàng)建包含10個這樣的對象的列表并返回而已。
對于 GetUsers方法，我們可以創(chuàng)建下面的委托方法來綁定：
Func<String, IEnumerable> fun;
注意這里使用的是非泛型的 IEnumerable接口，在C++需要使用下面這個命名空間：
using namespace System::Collections;
那么為何不能使用泛型集合呢？
using namespace System::Collections::Generic;
因為在C++端，沒有直接引用用戶項目的.NET程序集，并不知道泛型集合類型的具體類型，IUserInfo這個接口無法直接訪問，好在IEnumerable<T>也是繼承 IEnumerable 的，所以可以當做非泛型對象在C++中訪問，因此創(chuàng)建上面的委托方法是可行的。
C++中的列表對象list
下面看看完整的C++/CLI反射調(diào)用的代碼：
std::list<CppUserInfo> GetUsers(String^ likeName)
{
//調(diào)用.NET方法，得到結(jié)果
MethodInfo^ method = dotnetObject->GetType()->GetMethod("GetUsers", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
Func<String^, IEnumerable^>^ fun = (Func<String^, IEnumerable^>^)Delegate::CreateDelegate(Func<String^, IEnumerable^>::typeid,
this->dotnetObject, method);
IEnumerable^ result = fun(likeName);
std::list<CppUserInfo> cppResult;
for each (Object^ item in result)
{
Func<String^, Object^>^ entityProp = EntityHelper::EntityCallDelegate(item);
CppUserInfo user;
user.ID = (int)entityProp("ID");
user.Name = (String^)entityProp("Name");
user.Birthday = Convert2CppDateTime((DateTime^)entityProp("Birthday"));
cppResult.push_back(user);
}
return cppResult;
}
在C++中，常常使用 list來表示一個列表數(shù)據(jù)，例如上面方法中的代碼：
std::list<CppUserInfo> cppResult;
為此C++需要包含以下頭文件：
#include <list>
要將一個對象添加到列表結(jié)尾，像下面這樣調(diào)用即可：
cppResult.push_back(user);
在上一篇中已經(jīng)講述了如何從.NET對象轉(zhuǎn)換給C++本地結(jié)構(gòu)體，所以這個轉(zhuǎn)換代碼可以直接拿來用，綜合起來，要從.NET集合得到C++的列表對象，像下面這樣使用：
std::list<CppUserInfo> cppResult;
for each (Object^ item in result)
{
Func<String^, Object^>^ entityProp = EntityHelper::EntityCallDelegate(item);
CppUserInfo user;
user.ID = (int)entityProp("ID");
user.Name = (String^)entityProp("Name");
user.Birthday = Convert2CppDateTime((DateTime^)entityProp("Birthday"));
cppResult.push_back(user);
}
C++傳遞集合數(shù)據(jù)給.NET
前面講了從.NET反射調(diào)用獲得一個集合，看起來比較容易，但是從C++反射調(diào)用時候傳遞一個集合就不容易了。注意，這里傳遞的還是.NET的集合，所以這里需要做3件事情：
1，首先構(gòu)建一個.NET集合對象；
2，轉(zhuǎn)換C++本機結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)到.NET集合元素；
3，反射調(diào)用.NET方法，傳遞數(shù)據(jù)過去。
先看要反射調(diào)用的.NET方法定義：
public bool SaveUsers(IList<IUserInfo> users)
{
UserDb.AddRange(users);
return true;
}
方法非常簡單，沒有什么業(yè)務(wù)邏輯，接受一個列表接口的數(shù)據(jù)，然后返回一個布爾值。
在C++端看來，SaveUsers方法的參數(shù)對象是一個泛型集合，但是具體是什么對象并不知道，所以需要反射出泛型集合的類型，同時還需要構(gòu)建這樣一個泛型集合對象實例。
在本例中，要得到IUserInfo 這個泛型集合的類型，可以通過下面的代碼：
MethodInfo^ method = dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
array<ParameterInfo^>^ pars = method->GetParameters();
Type^ paraType= pars[0]->ParameterType;
Type^ interfaceType = paraType->GetGenericArguments()[0];
注意上面的代碼中使用了C++/CLI的數(shù)組類型 array<Type^>^ ,而不是C++標準庫的數(shù)組，因此不要引用下面的命名空間：
using namespace std;
否則VS會提示數(shù)組定義缺少參數(shù)。
創(chuàng)建泛型List實例
我們使用List來做集合對象，在C#中，我們可以通過下面的方式得到List泛型的類型，然后進一步創(chuàng)建泛型對象實例：
Type t= typeof(List<>);
但是，對應(yīng)的C++/CLI寫法卻無法通過編譯：
Type^ t=List<>::typeid;
VS總是提示List缺少類型參數(shù)，不過像下面這樣子是可以的：
Type^ t2= List<IUserInfo>::typeid;
但是IUserInfo 類型正是我們要動態(tài)反射的，事先并不知道，所以一時不知道在C++/CLI中如何構(gòu)建List泛型的具體實例，MS你不能這么坑好么？
既然無法直接解決，只好曲線救國了，通過類型名字，來創(chuàng)建類型：
String^ listTypeName = System::String::Format("System.Collections.Generic.List`1[{0}]", interfaceType->FullName);
可惜，這種方式不成功，只好一步步來了，先創(chuàng)建基本的List泛型類型：
String^ listTypeName = "System.Collections.Generic.List`1"; Type^ listType = System::Type::GetType(listTypeName);
成功，在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)建真正的泛型List對象實例就可以了，完整代碼如下：
static Type^ CreateGenericListType(Type^ interfaceType)
{
//直接這樣創(chuàng)建泛型List不成功：
// String^ listTypeName = System::String::Format("System.Collections.Generic.List`1[{0}]", interfaceType->FullName);
String^ listTypeName = "System.Collections.Generic.List`1";
Type^ listType = System::Type::GetType(listTypeName);
Type^ generListType = listType->MakeGenericType(interfaceType);
return generListType;
}
static IList^ CreateGenericList(Type^ interfaceType)
{
Type^ generListType = CreateGenericListType(interfaceType);
Object^ listObj = System::Activator::CreateInstance(generListType, nullptr);
IList^ realList = (IList^)listObj;
return realList;
}
在方法 CreateGenericListType得到只是一個泛型List的類型，但我們并不知道這個List具體的形參類型，所以這個泛型List還是無法直接使用，幸好，泛型List也是繼承自非泛型的IList接口的，所以在 CreateGenericList 方法中將泛型List對象轉(zhuǎn)換成IList接口對象，之后就可以愉快的使用List對象了。
IList^ realList = CreateGenericList(interfaceType);
realList->Add(CurrEntity);//CurrEntity 是interfaceType 類型的動態(tài)實體類
反射靜態(tài)方法
在上一篇中，我們在一個.NET方法中通過接口動態(tài)創(chuàng)建實體類，用的是下面的方式：
IUserInfo userinfo= EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>();
CreateEntity是EntityBuilder的靜態(tài)方法，現(xiàn)在我們需要在C++/CLI中，反射調(diào)用此方法。
為什么要反射創(chuàng)建實體類？
因為CreateGenericList(interfaceType) 創(chuàng)建的是一個泛型List對象，要求它的成員是一個實體類。
Object^ CreateEntityFromInterface(Type^ interfaceType)
{
MethodInfo^ method = this->entityBuilderType->GetMethod("CreateEntity", BindingFlags::Public | BindingFlags::Static);
MethodInfo^ genMethod = method->MakeGenericMethod(interfaceType);
Object^ entity = genMethod->Invoke(nullptr, nullptr);
this->CurrEntity = entity;
return entity;
}
注意，由于是反射調(diào)用靜態(tài)方法，并且調(diào)用方法時候并不需要參數(shù)，所以Invoke方法的參數(shù)為空。
在C++/CLI中，用nullptr表示空引用，跟C#的null作用一樣。
反射調(diào)用索引器
SOD實體類可以通過索引器來訪問對象屬性，例如下面的C#代碼：
int id=(int)CurrEntity["ID"]; CurrEntity["Name"]="張三"; string name=(string)CurrEntity["Name"];//張三
下面，我們研究如何通過索引器來給實體類的屬性賦值：
我們定義一個 EntityHelper的C++/CLI類，在中間添加下面的代碼：
private:
Type^ entityBuilderType;
MethodInfo^ mset;
Object^ _CurrEntity;
//Action<String^, Object^>^ idxAction;
void SetPropertyValue(Object^ entity, MethodInfo^ propMethod, String^ propName, Object^ value)
{
array<Object^>^ paraArr = gcnew array<Object^>{propName, value};
propMethod->Invoke(entity, paraArr);
}
public:
void set(Object^ value)
{
this->mset = _CurrEntity->GetType()->GetMethod("set_Item", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
//this->idxAction= (Action<String^, Object^>^)Delegate::CreateDelegate(Action<String^, Object^>::typeid, _CurrEntity, this->mset);
}
void SetPropertyValue(String^ propName, Object^ value)
{
this->SetPropertyValue(this->CurrEntity, this->mset, propName, value);
//參數(shù)類型為 Object的委托，可能沒有性能優(yōu)勢，反而更慢。
//this->idxAction(propName, value);
}
對索引器的訪問，實際上就是調(diào)用類的 set_Item 方法，VS編譯器會給包含索引器的對象生成這個方法，一般來說我們會對要反射調(diào)用的方法創(chuàng)建一個委托，但是實驗證明，對索引器使用委托方法調(diào)用，反而效率不如直接反射調(diào)用，即下面的代碼：
void SetPropertyValue(Object^ entity, MethodInfo^ propMethod, String^ propName, Object^ value)
{
array<Object^>^ paraArr = gcnew array<Object^>{propName, value};
propMethod->Invoke(entity, paraArr);
}
注：C++/CLI 的數(shù)組，也可以通過{ } 進行初始化。
一切準備就緒，下面可以通過以下步驟提交集合數(shù)據(jù)給.NET方法了：
1，反射.NET方法，獲取參數(shù)的泛型形參類型；
2，創(chuàng)建此泛型形參的泛型List對象實例；
3，遍歷C++集合（列表list），將結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)賦值給動態(tài)創(chuàng)建的實體類對象；
4，添加動態(tài)實體類到泛型List對象集合內(nèi)；
5，反射調(diào)用.NET方法，提交數(shù)據(jù)。
//示例1：直接調(diào)用.NET強類型的參數(shù)方法
//僅僅適用于有一個參數(shù)的情況并且要求是泛型類型參數(shù)
bool SaveUsers(std::list<CppUserInfo> users)
{
MethodInfo^ method = dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
array<ParameterInfo^>^ pars = method->GetParameters();
Type^ paraType= pars[0]->ParameterType;
Type^ interfaceType = paraType->GetGenericArguments()[0];
IList^ realList = CreateGenericList(interfaceType);
Object^ userObj = helper->CreateEntityFromInterface(interfaceType);
for each (CppUserInfo user in users)
{
helper->CurrEntity = ((ICloneable^)userObj)->Clone();//使用克隆，避免每次反射
helper->SetPropertyValue("ID", user.ID);
helper->SetPropertyValue("Name", gcnew String(user.Name));
helper->SetPropertyValue("Birthday", Covert2NetDateTime(user.Birthday));
realList->Add(helper->CurrEntity);
}
Object^ result= method->Invoke(dotnetObject, gcnew array<Object^>{ realList});
return (bool)result;
}
使用弱類型集合傳輸數(shù)據(jù)
當委托遇到協(xié)變和逆變
看看下面兩個委托方法，哪個可以綁定到本文說的這個.NET方法：
bool SaveUsers(IList<IUserInfo> users){ }
Func<List<IUserInfo>,bool> fun;
Func<List<Object>,bool> fun2;
很明顯，委托方法 fun2不能綁定，因為參數(shù)是 in 的，不是方法out的，所以調(diào)用的參數(shù)類型不能使用派生程度更小的類型；
再看看下面這種情況：
List<IUserInfo> GetUsers(string likeName){ }
Func<string,IEnumerable<IUserInfo>> fun;
Func<string,IEnumerable> fun2;
這里，fun,fun2都可以綁定到方法上，因為泛型方法的形參作為返回值，是out的，可以使用派生程度更小的類型。
這是不是很熟悉的泛型類型的 協(xié)變和逆變？
我們知道，反射的時候，利用委托綁定要反射的方法，能夠大大提高方法的調(diào)用效率，所以對于我們的方法參數(shù)，如果調(diào)用的時候無法獲知具體的類型，從而無法正確構(gòu)造合適的委托方法，不如退而求其次，讓被調(diào)用的方法參數(shù)采用弱類型方式，這樣就可以構(gòu)造對應(yīng)的委托方法了。
因此，對我們.NET方法中的 SaveUsers 進行改造：
public bool SaveUsers(IList<IUserInfo> users)
{
UserDb.AddRange(users);
return true;
}
public IUserInfo CreateUserObject()
{
return EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>();
}
public bool SaveUsers2(IEnumerable<Object> para)
{
var users = from u in para
select u as IUserInfo;
return SaveUsers (users.ToList());
}
這里增加一個方法 SaveUsers2，它采用IEnumerable<Object> ,而不是更為具體的 IList<IUserInfo>，那么采用下面的方式構(gòu)造方法 SaveUsers2 對應(yīng)的委托方法就可以了：
MethodInfo^ method = dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers2", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^,bool>^ fun2 =
(Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^, bool>^)Delegate::CreateDelegate(System::Func<Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^, bool>::typeid,
this->dotnetObject, method);
這樣要構(gòu)造一個泛型List就不必像之前的方法那么麻煩了：
System::Collections::Generic::List<Object^>^ list = gcnew System::Collections::Generic::List<Object^>;
反射調(diào)用SaveUser2完整的代碼如下：
//示例2：調(diào)用.NET弱類型的參數(shù)方法，以便通過委托方法調(diào)用
//構(gòu)建委托方法比較容易，適用于參數(shù)數(shù)量多于1個的情況，
bool SaveUsers2(std::list<CppUserInfo> users)
{
MethodInfo^ method = dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers2", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^,bool>^ fun2 =
(Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^, bool>^)Delegate::CreateDelegate(System::Func<Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^, bool>::typeid,
this->dotnetObject, method);
Object^ userObj = CreateUserObject();
System::Collections::Generic::List<Object^>^ list = gcnew System::Collections::Generic::List<Object^>;
for each (CppUserInfo user in users)
{
helper->CurrEntity = ((ICloneable^)userObj)->Clone();//使用克隆，避免每次反射
helper->SetPropertyValue("ID", user.ID);
helper->SetPropertyValue("Name", gcnew String(user.Name));
helper->SetPropertyValue("Birthday", Covert2NetDateTime(user.Birthday));
list->Add(helper->CurrEntity);
}
bool result = fun2(list);
return result;
}
性能測試
C++/CLI 反射性能測試
為了測試 C++/CLI 反射調(diào)用兩種方案（直接反射調(diào)用，委托方法調(diào)用）的效率，我們循環(huán)1000次測試，下面是測試代碼：
NetLibProxy::UserProxy^ proxy = gcnew NetLibProxy::UserProxy("..\\NetLib\\bin\\Debug\\NetLib.dll");
std::list<CppUserInfo> list = proxy->GetUsers("張");
System::Console::WriteLine("C++ Get List data From .NET function,OK.");
System::Diagnostics::Stopwatch^ sw = gcnew System::Diagnostics::Stopwatch;
sw->Start();
for (int i = 0; i<1000; i++)
proxy->SaveUsers(list);
sw->Stop();
System::Console::WriteLine("1,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK.use time(ms):{0}",sw->ElapsedMilliseconds);
sw->Restart();
for(int i=0;i<1000;i++)
proxy->SaveUsers2(list);
sw->Stop();
System::Console::WriteLine("2,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK..use time(ms):{0}", sw->ElapsedMilliseconds);
不調(diào)試，直接執(zhí)行：
C++ Get List data From .NET function,OK. 1,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK.use time(ms):65 2,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK..use time(ms):48
可見，雖然在.NET程序端，我們使用了弱類型的泛型集合，綜合起來還是反射+委托方法執(zhí)行，效率要高。
所以如果你能夠適當對要調(diào)用的.NET方法進行封裝，那么可采用使用弱類型集合傳輸數(shù)據(jù)的方案，否則，就在C++/CLI端多寫2行代碼，使用強類型傳輸數(shù)據(jù)的方案。
與.NET直接調(diào)用和反射的性能比較
在本篇的方案中，都是C++反射來調(diào)用.NET方法的，如果都是在.NET應(yīng)用程序中直接調(diào)用或者反射.NET方法，性能差距有多少呢？
我們模擬文中 C++/CLI的UserProxy，寫一個.NET中的 UserProxy:
struct UserStruct
{
public int ID;
public string Name;
public DateTime Birthday;
}
class UserProxy
{
User user;
public UserProxy()
{
user = new User();
}
public List<UserStruct> GetUsers(string likeName)
{
List<UserStruct> result = new List<NetApp.UserStruct>();
var list = user.GetUsers(likeName);
foreach (var item in list)
{
UserStruct us;
us.ID = item.ID;
us.Name = item.Name;
us.Birthday = item.Birthday;
result.Add(us);
}
return result;
}
public bool SaveUsers(IList<UserStruct> users)
{
List<IUserInfo> list = new List<IUserInfo>();
IUserInfo userObj = user.CreateUserObject();
foreach (var item in users)
{
IUserInfo currUser = (IUserInfo)((ICloneable)userObj).Clone();
currUser.ID = item.ID;
currUser.Name = item.Name;
currUser.Birthday = item.Birthday;
list.Add(currUser);
}
bool result = user.SaveUsers(list);
return result;
}
Object CreateUserObject()
{
MethodInfo method = user.GetType().GetMethod("CreateUserObject", BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance);
Func<Object> fun = (Func<Object>)Delegate.CreateDelegate(typeof( Func<Object>), user, method);
return fun();
}
//反射+委托
public bool SaveUsers2(IList<UserStruct> users)
{
MethodInfo method = user.GetType().GetMethod("SaveUsers2", BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance);
Func<System.Collections.Generic.IEnumerable<Object>, bool> fun2 = (Func<System.Collections.Generic.IEnumerable<Object>, bool>)Delegate.CreateDelegate(typeof( System.Func<System.Collections.Generic.IEnumerable<Object>, bool>),
user, method);
List<IUserInfo> list = new List<IUserInfo>();
object userObj = CreateUserObject();
foreach (var item in users)
{
IUserInfo currUser = (IUserInfo)((ICloneable)userObj).Clone();
currUser.ID = item.ID;
currUser.Name = item.Name;
currUser.Birthday = item.Birthday;
list.Add(currUser);
}
bool result = fun2(list);
return result;
}
}
.Net UserProxy
然后同樣循環(huán)1000此調(diào)用，直接執(zhí)行，看執(zhí)行結(jié)果：
1,1000 loop,.NET Post List data To .NET function,OK.use time(ms):4 2,1000 loop,.NET Reflection Post List data To .NET function,OK.use time(ms):14
可見，.NET 平臺內(nèi)調(diào)用，反射+委托的性能是接近于直接方法調(diào)用的。
綜合對比，C++/CLI中反射調(diào)用.NET,比起在.NET平臺內(nèi)部反射調(diào)用，性能沒有很大的差距，所以C++/CLI中反射調(diào)用.NET是一個可行的方案。
總結(jié)
C++/CLI是一種很好的混合編寫本機代碼與.NET托管代碼的技術(shù)，使用它反射調(diào)用.NET方法也是一種可行的方案，結(jié)合PDF.NET SOD框架的實體類特征，可以更加方便的簡化C++/CLI反射代碼的編寫并且提高C++代碼與.NET代碼通信的效率。
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