C++與.NET之間的互相調(diào)用的幾種常見方式

更新時(shí)間：2025年07月11日 10:33:41 作者：code36

C++與.NET之間的互操作性是開發(fā)混合應(yīng)用程序時(shí)的常見需求,包括C++/CLI,P/Invoke,CLRHosting,這三種方法適用于不同場(chǎng)景的集成需求,感興趣的可以了解一下

1. 使用 C++/CLI 作為橋梁

C++/CLI 是微軟提供的一種中間語言，專門用于連接原生 C++ 和 .NET 代碼。這是實(shí)現(xiàn)互操作性最靈活的方式。

cpp-dotnet-interop C++/CLI 互操作代碼示例

NativeLibrary.h - 原生 C++ 庫

// NativeLibrary.h - 原生 C++ 庫
#pragma once

extern "C" {
    __declspec(dllexport) int Add(int a, int b);
    __declspec(dllexport) void* CreatePerson(const char* name, int age);
    __declspec(dllexport) const char* GetPersonName(void* person);
    __declspec(dllexport) int GetPersonAge(void* person);
    __declspec(dllexport) void DestroyPerson(void* person);
}

NativeLibrary.cpp - 原生 C++ 庫實(shí)現(xiàn)

// NativeLibrary.cpp - 原生 C++ 庫實(shí)現(xiàn)
#include "NativeLibrary.h"
#include <string>
#include <memory>

// 簡(jiǎn)單的 Person 類
struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

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

void* CreatePerson(const char* name, int age) {
    auto person = new Person{name, age};
    return person;
}

const char* GetPersonName(void* person) {
    return reinterpret_cast<Person*>(person)->name.c_str();
}

int GetPersonAge(void* person) {
    return reinterpret_cast<Person*>(person)->age;
}

void DestroyPerson(void* person) {
    delete reinterpret_cast<Person*>(person);
}

BridgeLibrary.h - C++/CLI 橋接頭文件

// BridgeLibrary.h - C++/CLI 橋接頭文件
#pragma once

using namespace System;

namespace BridgeLibrary {
    public ref class Calculator {
    public:
        static int Add(int a, int b);
    };

    public ref class PersonWrapper {
    private:
        void* nativePerson;

    public:
        PersonWrapper(String^ name, int age);
        ~PersonWrapper();
        !PersonWrapper();

        String^ GetName();
        int GetAge();
    };
}

BridgeLibrary.cpp - C++/CLI 橋接實(shí)現(xiàn)

// BridgeLibrary.cpp - C++/CLI 橋接實(shí)現(xiàn)
#include "BridgeLibrary.h"
#include "../NativeLibrary/NativeLibrary.h"
#include <msclr/marshal_cppstd.h>

namespace BridgeLibrary {
    int Calculator::Add(int a, int b) {
        return ::Add(a, b);
    }

    PersonWrapper::PersonWrapper(String^ name, int age) {
        msclr::interop::marshal_context context;
        const char* nativeName = context.marshal_as<const char*>(name);
        nativePerson = ::CreatePerson(nativeName, age);
    }

    PersonWrapper::~PersonWrapper() {
        this->!PersonWrapper();
    }

    PersonWrapper::!PersonWrapper() {
        if (nativePerson != nullptr) {
            ::DestroyPerson(nativePerson);
            nativePerson = nullptr;
        }
    }

    String^ PersonWrapper::GetName() {
        const char* nativeName = ::GetPersonName(nativePerson);
        return gcnew String(nativeName);
    }

    int PersonWrapper::GetAge() {
        return ::GetPersonAge(nativePerson);
    }
}

DotNetClient.cs - .NET 客戶端調(diào)用示例

// DotNetClient.cs - .NET 客戶端調(diào)用示例
using System;
using BridgeLibrary;

class Program {
    static void Main() {
        // 調(diào)用 C++ 計(jì)算函數(shù)
        int result = Calculator.Add(5, 3);
        Console.WriteLine("5 + 3 = " + result);

        // 使用 C++ 中的 Person 類
        using (var person = new PersonWrapper("John Doe", 30)) {
            Console.WriteLine("Name: " + person.GetName());
            Console.WriteLine("Age: " + person.GetAge());
        }
    }
}

2. 使用 P/Invoke 從 .NET 調(diào)用原生 C++

如果不想使用 C++/CLI，也可以通過 P/Invoke 直接從 .NET 調(diào)用原生 C++ 函數(shù)。

cpp-dotnet-pinvoke p/Invoke調(diào)用代碼示例

NativeLibrary.h - 原生 C++ 庫

// NativeLibrary.h - 原生 C++ 庫
#pragma once

extern "C" {
    __declspec(dllexport) int Add(int a, int b);
    __declspec(dllexport) void* CreatePerson(const char* name, int age);
    __declspec(dllexport) const char* GetPersonName(void* person);
    __declspec(dllexport) int GetPersonAge(void* person);
    __declspec(dllexport) void DestroyPerson(void* person);
}

NativeLibrary.cpp - 原生 C++ 庫實(shí)現(xiàn)

// NativeLibrary.cpp - 原生 C++ 庫實(shí)現(xiàn)
#include "NativeLibrary.h"
#include <string>
#include <memory>

// 簡(jiǎn)單的 Person 類
struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

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

void* CreatePerson(const char* name, int age) {
    auto person = new Person{name, age};
    return person;
}

const char* GetPersonName(void* person) {
    return reinterpret_cast<Person*>(person)->name.c_str();
}

int GetPersonAge(void* person) {
    return reinterpret_cast<Person*>(person)->age;
}

void DestroyPerson(void* person) {
    delete reinterpret_cast<Person*>(person);
}

DotNetClient.cs - .NET 客戶端 P/Invoke 調(diào)用示例

// DotNetClient.cs - .NET 客戶端 P/Invoke 調(diào)用示例
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program {
    // 導(dǎo)入原生 C++ 函數(shù)
    [DllImport("NativeLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern int Add(int a, int b);

    [DllImport("NativeLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern IntPtr CreatePerson(string name, int age);

    [DllImport("NativeLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    [return: MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)]
    public static extern string GetPersonName(IntPtr person);

    [DllImport("NativeLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern int GetPersonAge(IntPtr person);

    [DllImport("NativeLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern void DestroyPerson(IntPtr person);

    static void Main() {
        // 調(diào)用 C++ 計(jì)算函數(shù)
        int result = Add(5, 3);
        Console.WriteLine("5 + 3 = " + result);

        // 使用 C++ 中的 Person 類
        IntPtr personPtr = CreatePerson("John Doe", 30);
        try {
            string name = GetPersonName(personPtr);
            int age = GetPersonAge(personPtr);
            Console.WriteLine("Name: " + name);
            Console.WriteLine("Age: " + age);
        }
        finally {
            // 釋放資源
            DestroyPerson(personPtr);
        }
    }
}

3. 從 C++ 調(diào)用 .NET 代碼

從原生 C++ 調(diào)用 .NET 代碼需要使用 CLR Hosting API。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例：

CppHost.cpp - C++ 調(diào)用 .NET 代碼示例

// CppHost.cpp - C++ 調(diào)用 .NET 代碼示例
#include <windows.h>
#include <metahost.h>
#include <string>
#include <iostream>

#pragma comment(lib, "mscoree.lib")

int main() {
    // 初始化 CLR
    ICLRMetaHost* pMetaHost = nullptr;
    ICLRRuntimeInfo* pRuntimeInfo = nullptr;
    ICLRRuntimeHost* pClrRuntimeHost = nullptr;

    HRESULT hr = CLRCreateInstance(CLSID_CLRMetaHost, IID_ICLRMetaHost, (LPVOID*)&pMetaHost);
    if (FAILED(hr)) {
        std::cerr << "Failed to create CLR instance" << std::endl;
        return 1;
    }

    hr = pMetaHost->GetRuntime(L"v4.0.30319", IID_ICLRRuntimeInfo, (LPVOID*)&pRuntimeInfo);
    if (FAILED(hr)) {
        std::cerr << "Failed to get runtime info" << std::endl;
        pMetaHost->Release();
        return 1;
    }

    BOOL fLoadable;
    hr = pRuntimeInfo->IsLoadable(&fLoadable);
    if (FAILED(hr) || !fLoadable) {
        std::cerr << "Runtime is not loadable" << std::endl;
        pRuntimeInfo->Release();
        pMetaHost->Release();
        return 1;
    }

    hr = pRuntimeInfo->GetInterface(CLSID_CLRRuntimeHost, IID_ICLRRuntimeHost, (LPVOID*)&pClrRuntimeHost);
    if (FAILED(hr)) {
        std::cerr << "Failed to get runtime host" << std::endl;
        pRuntimeInfo->Release();
        pMetaHost->Release();
        return 1;
    }

    hr = pClrRuntimeHost->Start();
    if (FAILED(hr)) {
        std::cerr << "Failed to start CLR" << std::endl;
        pClrRuntimeHost->Release();
        pRuntimeInfo->Release();
        pMetaHost->Release();
        return 1;
    }

    // 調(diào)用 .NET 方法
    DWORD pReturnValue;
    hr = pClrRuntimeHost->ExecuteInDefaultAppDomain(
        L"DotNetLibrary.dll",
        L"DotNetLibrary.Calculator",
        L"Add",
        L"5,3",
        &pReturnValue);

    if (FAILED(hr)) {
        std::cerr << "Failed to execute .NET method" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Result from .NET: " << pReturnValue << std::endl;
    }

    // 清理資源
    pClrRuntimeHost->Stop();
    pClrRuntimeHost->Release();
    pRuntimeInfo->Release();
    pMetaHost->Release();

    return 0;
}

DotNetLibrary.cs - .NET 庫示例

// DotNetLibrary.cs - .NET 庫示例
namespace DotNetLibrary {
    public class Calculator {
        public static int Add(string args) {
            string[] numbers = args.Split(',');
            int a = int.Parse(numbers[0]);
            int b = int.Parse(numbers[1]);
            return a + b;
        }
    }
}

互操作方法比較

C++/CLI：
- 優(yōu)點(diǎn)：完全支持 .NET 功能，可直接訪問 .NET 類庫
- 缺點(diǎn)：需要安裝 .NET Framework/.NET Core
- 適用場(chǎng)景：需要深度集成 .NET 功能的 C++ 應(yīng)用
P/Invoke：
- 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單直接，不需要中間層
- 缺點(diǎn)：類型映射復(fù)雜，不支持面向?qū)ο筇匦?/li>
- 適用場(chǎng)景：從 .NET 調(diào)用簡(jiǎn)單的 C/C++ 函數(shù)
CLR Hosting：
- 優(yōu)點(diǎn)：允許原生 C++ 代碼調(diào)用 .NET 代碼
- 缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，性能開銷大
- 適用場(chǎng)景：需要在 C++ 應(yīng)用中嵌入 .NET 功能