C/C++通过函数指针与C#通信----C#与C/C++的交互

大家都知道，C#适合在windows端写上层代码，进行UI编程。C/C++适合写驱动，用于与设备通信。

C#写界面比较方便，而C++则擅长写算法，所以将两者结合起来将会加快程序的开发速度，并保证程序的质量。
我们所遇到的C#调用C/C++ 的DLL都是C#主动向C++通信，发送数据，可以发送结构体，基本数据类型等等。
将本机C++代码（指非托管C++）编译成一个dll，供C#调用，调用方法为 [DllImport(×××.dll)] 。但是这里只能从 DLL 导出函数，不能导出类（还没有测试能否导出变量）。
所以我们用到了在C#中利用PInvoke实现直接调用，就是如下形式：

		[DllImport("CPPDLL.dll", CharSet = CharSet.Auto, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
		public extern static int Add(int x, int y);

【注：
C++是非托管的，C#是托管的。
不能导出类是因为本机C++是非托管的，与C#的托管的语言方式不兼容。也就是说，不能将此类dll作为引用 添加到C#工程中，IDE会提示不是一个程序集。
所谓托管是指内存管理由系统而不是由程序员管理。

像C#这样的语言的内存管理(内存的分配和释放)都是由系统管理的。所以只有new而没有delete。C#的这种托管的方式我就不做过多叙述了，其实就是你new了很多实例，却从来没没有手动释放过，那是因为系统帮你释放了。这样归功于.Net C# 的GC，即垃圾收集器。就是你不用管，系统去管，简称（系统）托管。

C++是非托管的，有个很重要的特点就是内存由程序员管理。所以分配内存以后，要程序员自己释放，就是必须要delete掉你所new的指针。比如说，你new了一个int ，即分配一个4字节的内存空间交由指针p指向。如下所示：
int * p = new int;
在你中途使用完这个指针p后就要释放它，即最后就要调用
delete p;
你也可以new一个数组，就是比如说：
int* pstr=new int[10];
即分配一个4*10=40字节的连续内存空间交由指针pstr指向，
在你中途使用完这个指针pstr后就要释放它，即最后就要调用
delete[] pstr;
去手动删除这个指针。
简言之：new对应delete；new[] 对应 delete[] 。
也就是系统不去管，让你自己管，简称(系统)非托管。如果没有释放就会有内存泄露，如果在不该释放时释放了，就会出现所谓的野指针。】

比如，我可以在C#编写的UI上调用上述C/C++函数，那么C/C++函数就会驱动设备完成特定的指令。

但反过来呢？很多时候都是设备主动发出数据与消息，让C/C++里的函数处理，然后交由C#端进行显示或者二次处理。
答案就是利用C/C++里的函数指针与C#里的委托交互。
本文不做过多关于C#调用C/C++ DLL的讲解，主要讲解C/C++里的函数指针与C#里的委托交互用法。

大家可能会问，为什么要传递函数指针呢？利用PInvoke可以实现C#对C/C++函数的调用，反过来，我们能不能在C/C++程序运行的某一时刻，来调用一个C#对应的函数呢？（例如在C++中存在一个独立线程，该线程可能在任意时刻触发一个事件，并且需要通知C#）。这个时候，我们就有必要将一个C#中已经指向某一个函数的函数指针（委托）传递给C++。

学过C/C++ 的知道指针，呢么什么是函数指针。
关于什么是函数指针，大家可以自行查找资料，简言之，函数指针就是函数的地址。具体就是用一个特殊的指针表示函数名。那为什么函数名就可以理解为函数地址了呢。我们可以将函数名与数组名类比。在C/C++ 中，数组名就是数组的首地址，那么函数名也是一样。函数的地址存在于内存中某个特定的区域中。详细的内容大家可以参考C/C++ 内存四区 ，并且C/C++的衍生语言一直采用相同的内存模型。其实一切数据类型在内存中都是一个个地址去可以表示的，无论是结构体，基本数据类型，还是某个类，某个函数。他们都可以用一个32位的地址(具体多少位取决于你的操作系统)来表示。理解了这个，你就对函数指针有了初始理解了。

本文假设你已经提前了解了C# 委托，C#调用C/C++ DLL 的方式，C/C++ 编写类库的方法，C/C++的指针操作，以及WINDOWS API 创建线程的方法。不懂的话不要i着急，去查一查资料，写写demo，就会很快理解。

本文基于的IDE是VS2010，操作系统Windows。你使用最新的IDE也可以，但编写C/C++类库的方法可能稍有不同。
下面我会把详细的代码贴出，以及相关的注释。

C/C++ DLL项目：

C/C++ 代码
CPPDLL.h

// CPPDLL.h
///
#ifndef __CPPDLL_H__
#define __CPPDLL_H__
#define _EXTERN_C_  extern "C"  _declspec(dllexport)
#include 
#include 
#include //引用WindowsAPI的库
struct  SystemTime
{
	int  year;
	int  month;
	int  day;
	int  hour;
	int  minute;
	int  second;
	int  millsecond;
	SystemTime & operator= (SystemTime st)
	{
		this ->year = st.year;
		this ->month = st.month;
		this ->day = st.day;
		this ->hour = st.hour;
		this ->minute = st.minute;
		this ->second = st.second;
		this ->millsecond = st.millsecond;
		return  * this ;
	}
};
//定义一个函数指针
typedef void (__stdcall *CPPCallback)(int tick);

CPPCallback callbackGlobal;//定义一个函数指针的对象
DWORD WINAPI Function(LPVOID lpParamter);//Windows API 的创建线程的函数
//定义一个用于设置函数指针的方法,并在该函数中调用C#中传递过来的委托
_EXTERN_C_ void SetCallback(CPPCallback callback);

_EXTERN_C_  int  Add( int  x,  int  y);
_EXTERN_C_  int  Sub( int  x,  int  y);
_EXTERN_C_  int   TestChar( char  * src,  char  * res,  int  nCount);
_EXTERN_C_  int   TestStruct(SystemTime & stSrc, SystemTime & stRes);
_EXTERN_C_  void  WriteString(wchar_t*content);
//传入一个整型指针，将其所指向的内容加1
_EXTERN_C_ void  AddInt(int *i);
//传入一个整型数组的指针以及数组长度，遍历每一个元素并且输出
_EXTERN_C_ void  PrintArrayThroughCPP(int *firstElement,int arraylength);
//在C++中生成一个整型数组，并且数组指针返回给C#
_EXTERN_C_ int*  GetArrayFromCPP();
#endif //__CPPDLL_H__

CPPDLL.cpp

// 这是主 DLL 文件。

#include "stdafx.h"

#include "CPPDLL.h"

#include 

#include 
#include "iostream"

using namespace std;
int  Add( int  x,  int  y)
{
	return  x + y;
}
int  Sub( int  x,  int  y)
{
	return  x - y;
}
int  TestChar( char  * src,  char  * res,  int  nCount)
{
	memcpy (res, src,  sizeof ( char ) * nCount);
	return  1;
}
int  TestStruct(SystemTime & stSrc, SystemTime & stRes)
{
	stRes = stSrc;
	return  1;
}
void  WriteString(wchar_t* content){
	//第一次调用确认转换后单字节字符串的长度，用于开辟空间
	int pSize = WideCharToMultiByte(CP_OEMCP, 0, content, wcslen(content), NULL, 0, NULL, NULL);
	char* pCStrKey = new char[pSize+1];
	//第二次调用将双字节字符串转换成单字节字符串
	WideCharToMultiByte(CP_OEMCP, 0, content, wcslen(content), pCStrKey, pSize, NULL, NULL);
	pCStrKey[pSize] = '\0';
	cout<< pCStrKey<<endl;

	//如果想要转换成string，直接赋值即可
	//string pKey = pCStrKey;
}

void  AddInt(int *i)
{
	(*i)++;
}

void  PrintArrayThroughCPP(int *firstElement,int arrayLength)
{
	int*currentPointer=firstElement;
	for (int i = 0; i < arrayLength; i++)
	{
		cout<<*currentPointer;
		currentPointer++;
	}
	cout<<endl;
}


int*  GetArrayFromCPP()
{
	int *arrPtr=new int[10];
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		arrPtr[i]=i;
	}
	return arrPtr;
} 

void SetCallback(CPPCallback callback)
{
	//从C#来的回调对象callback赋值给本地全局函数指针对象callbackGlobal
	callbackGlobal=callback;
	//创建线程
	HANDLE hThread = CreateThread(NULL, 0, Function, NULL, 0, NULL);
	//线程结束关闭线程
	CloseHandle(hThread);
}


DWORD WINAPI Function(LPVOID lpParamter)
{
	//该线程每隔一秒向C#发送一个0到99之间的数字，并让C#处理该数据。
	cout << "A Thread Function Display!" << endl;
	srand((int)time(0));//随机数种子
	for (int i = 0; i < 10; i++){
		//下面的代码是对C#中委托进行调用，意即向C#发送数据
		callbackGlobal(rand()%100);
		Sleep(1000);
	}
	return 0L;
}

编译一下生成CPPDLL.dll, 将该dll 放在C#项目的debug目录下。

C#代码

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace CSharpUseCppDll
{
	class Program
	{

		//定义一个委托，返回值为空，存在一个整型参数
		public delegate void CSCallback(int tick);
		//定义一个用于回调的方法，与前面定义的委托的原型一样
		//该方法会被C++所调用，收到来自C++主动发送的数据，并进行处理
		public static void CSCallbackFunction(int tick)
		{
			Console.WriteLine(tick.ToString());
		}
		//定义一个委托类型的实例，
		//在主程序中该委托实例将指向前面定义的CSCallbackFunction方法
		public static CSCallback callback;
		//这里使用CSCallback委托类型来兼容C++里的CPPCallback函数指针
		[DllImport("CPPDLL.dll", CharSet = CharSet.Auto, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
		public extern static void SetCallback(CSCallback callback);
		static void Main(string[] args)
		{
			//在CS的主程序中让callback指向CSCallbackFunction方法，代码如下所示：
			//调用委托所指向的方法
			callback = new CSCallback(CSCallbackFunction);
			//将委托传递给C++
			SetCallback(callback);
			//SetCallback方法被执行后，在C#中定义的CSCallbackFunction就会被C++所调用。
			Console.ReadKey();
		}
	}
}

执行C#，显示结果：

每隔一秒打印一次随机数，打印十次。

参考博文：https://www.cnblogs.com/warensoft/archive/2011/12/09/Warenosoft3D.html