利用SWIG转换C++接口到Java接口


    SWIG(Simplified Wrapper and Interface Generator)是一个将C/C++接口转换为其他语言接口的工具,从而可以讲C/C++的库集成到其他语言的系统中。目前SWIG已经可以支持Python, Java, C#,Ruby,PHP,R语言等十多种语言。 
    本文介绍一下在Liuux平台上如何将C++接口转换为Java接口。 
    一、首先先编写一个C++的动态库。 
    代码如下: 
    1、接口文件定一个。 
     C++没有像Java/C#一样的interface关键词,但是可以用虚基类来定义接口个,虚基类同样是只有定义,没有实现类,它的功能现放在继承类中实现。 
   

C++ geometryapi.h代码   收藏代码
  1. #ifndef __GEOMETRY_API_H__  
  2. #define __GEOMETRY_API_H__  
  3. //===========================================================================  
  4. class Geometry;  
  5. class GeometryFactory;  
  6.   
  7. //---------------------------------------------------------------------------  
  8. /*  
  9.  * 说明:几何对象类  
  10.  */  
  11. class Geometry  
  12. {  
  13. public:  
  14.         Geometry(){}  
  15.         virtual ~Geometry(){}  
  16. public:  
  17.         virtual const char* GetType() = 0;  
  18.         virtual void Release() = 0;  
  19. };  
  20. //---------------------------------------------------------------------------  
  21. /*  
  22.  * 说明:几何对象工厂类  
  23.  */  
  24. class GeometryFactory  
  25. {  
  26. public:  
  27.         GeometryFactory(){}  
  28.         virtual ~GeometryFactory(){}  
  29. public:  
  30.         virtual Geometry* CreateGeometry() = 0;  
  31. };  
  32. //---------------------------------------------------------------------------  
  33. /*  
  34.  * 说明:C函数,用于获取GeometryFactory类的一个实例  
  35.  */  
  36. extern "C"  
  37. {  
  38.         GeometryFactory* meGetGeometryFactoryInstance();  
  39. }  
  40. //===========================================================================  
  41. #endif  
  42.       

    2、Geometry接口的实现类GeometryImpl 
   
C++ geoemtryimpl.h代码   收藏代码
  1. #ifndef __GEOMETRY_IMPL_H__  
  2. #define __GEOMETRY_IMPL_H__  
  3.   
  4. #include "GeometryAPI.h"  
  5.   
  6. class GeometryImpl : public Geometry  
  7. {  
  8. public:  
  9.         GeometryImpl();  
  10.         virtual ~GeometryImpl();  
  11. public:  
  12.         virtual const char* GetType();  
  13.         virtual void Release();  
  14. };  
  15. #endif  
  16.       

   
C++ geoemtryimpl.cpp代码   收藏代码
  1. #include "GeometryImpl.h"  
  2.   
  3. GeometryImpl::GeometryImpl()  
  4. {  
  5. }  
  6. GeometryImpl::~GeometryImpl()  
  7. {  
  8. }  
  9. const char* GeometryImpl::GetType()  
  10. {  
  11.     return "GeometryImpl";  
  12. }  
  13. void GeometryImpl::Release()  
  14. {  
  15.     delete this;  
  16. }  
  17.       

    3、GeometryFactory接口的实现类GeometryFactoryImpl 
C++ geometryfactoryimpl.h代码   收藏代码
  1. #ifndef __GEOMETRY_FACTORY_IMPL_H__  
  2. #define __GEOMETRY_FACTORY_IMPL_H__  
  3.   
  4. #include "GeometryAPI.h"  
  5.   
  6. class GeometryFactoryImpl : public GeometryFactory  
  7. {  
  8. public:  
  9.         GeometryFactoryImpl();  
  10.         virtual ~GeometryFactoryImpl();  
  11. public:  
  12.         virtual Geometry* CreateGeometry();  
  13. };  
  14. #endif  

    此时的目录结构为: 
        include     存放.h文件 
        src         存放.cpp文件 
    4、编写makefile,编译动态库 
C++ makefile代码   收藏代码
  1. OBJS=GeometryFactoryImpl.o \  
  2.      GeometryImpl.o  
  3.   
  4. INCLUDE=-I../include   
  5. TARGET=libgemt.so  
  6. CPPFLAG=-shared -WI  
  7. CC=g++  
  8. LDLIB=  
  9.   
  10. $(TARGET) : $(OBJS)  
  11.     $(CC) $(CPPFLAG) $(INCLUDE) -o $(TARGET) $(OBJS) $(LDLIB)  
  12. $(OBJS) : %.o : %.cpp  
  13.     $(CC) -c -fPIC $(INCLUDE) $< -o $@  
  14. clean:  
  15.     -rm -f $(OBJS)  
  16. install:  
  17.     cp $(TARGET) /usr/lib  

    将makefile文件放到src目录下,然后进入src目录,执行make命令,编译so库。 
    #make 
    编译完成后将生成libgemt.so动态库。 
 
     这个C++库用到了C++里面的虚基类,纯虚函数,继承,C函数,静态变量等概念。下面就看一下SWIG如何将这个C++的so库转换为Java接口。 

   二、利用SWIG将C++接口转换为Java接口 
   1、SWIG接口文件(.i) 
      SWIG需要编写一个后缀为.i的接口文件,把C++接口的定义写在.i文件中,也可以将C++的头文件include到.i文件中。这里我们将C++接口文件GeometryAPI.h include到.i文件中,文件名为gemt4j.i。 
     
Gemt4j.i代码   收藏代码
  1. /* File : gemt4j.i */  
  2. %module gemt4j  
  3. %{  
  4. #include "GeometryAPI.h"  
  5. %}  
  6. %include "GeometryAPI.h"  
  7.         

    module是模块名。SWIG将C函数通过Java的JNI转换为JAVA方法,这些方法都以静态方法的方式封装到一个与模块名同名的Java类中。 
    新建一个swig文件夹,将gemt4j.i文件存放到swig文件夹中。此时的目录结构为: 
          
    1、生成java类和wrap文件 
    编写好.i文件,就可以用swig生成java类和C++接口的wrap文件。 
    执行一下命令 
    #swig -c++ -java -package com.test -outdir ./ -I../include gemt4j.i 
    swig参数说明: 
         1)-c++ -java 
            告诉swig将C++接口转换为java接口。如果是将C接口转换为java接口,就不需要-c++,直接写 swig -java就可以。 
         2)-package 
            生成的java类的包的名称 
         3) -I 
            gemt4j.i中include的.h文件的路径 
         4)gemt4j.i 
            swig的.i文件 
      执行这条命令后,将在swig路径下生成几个文件 
         1)gemt4j_wrap.cxx 
            C++文件,包装器文件。它将C++类的方法转换为C的函数。 
         2)gemt4j.java 
            这是与刚才定义的module同名的一个类。 
         3)gemt4jJNI.java 
            打开这个文件可以看到,C++类的方法都转化为Java的静态方法。 
         4)其他与C++类同名的Java类 
            每一个C++类都被转化为与之对应的Java类,并且类名,方法明完全一样。 
    2、编译gemt4j_wrap.cxx文件为so库 
       1) java头文件 
          编译gemt4j_wrap.cxx需要用到jni的头文件jni.h 
          在我的机器上jdk安装在/opt/jdk1.5.0_20/下, 
          需要包行两个路径: 
             1)/opt/jdk1.5.0_20/include/ 
             2) /opt/jdk1.5.0_20/include/linux/ 
        2) libgemt.so库 
           还需要链接刚才编译好的libgemt.so库 
       编写makefile文件 
Makefile代码   收藏代码
  1. OBJS=gemt4j_wrap.o  
  2. INCLUDE=-I../include \  
  3.      -I/opt/jdk1.5.0_20/include \  
  4.      -I/opt/jdk1.5.0_20/include/linux  
  5. TARGET=libgemt4j.so  
  6. CPPFLAG=-shared -WI  
  7. CC=g++  
  8. LDLIB=-lgemt  
  9. $(TARGET) : $(OBJS)  
  10.     $(CC) $(CPPFLAG) $(INCLUDE) -o $(TARGET) $(OBJS) $(LDLIB)  
  11. $(OBJS) : %.o : %.cxx  
  12.     $(CC) -c -fPIC $(INCLUDE) $< -o $@  
  13. clean:  
  14.     -rm -f $(OBJS)  
  15. install:  
  16.     cp $(TARGET) /usr/lib  

    生成libgemt4j.so库,jni就是通过这个库调用libgemt.so库中的类和方法的。 

    到现在为止,就通过SWIG将C++接口转换为Java接口。 

三、使用SWIG生成的Java接口 
    1、编译Java文件 
        进入swig目录,SWIG生成的Java文件现在都在这里。 
        #javac *.java 
        生成class文件。 
        刚才我们设定的java包是com.test 
        创建com/test目录,将class文件移动到com/test目录下,然后打包 
        #cd swig 
        #tar -cvf gemt4j.jar ./com 
        生成gemt4j.jar包 
    2、将libgemt4j.so放到java的library path路径下。 
        可以通过下面的方式查一下java的library path路径 
       
Java代码   收藏代码
  1. class test{  
  2.     public static void main(String[] argv){  
  3.         System.out.println(System.getProperty("java.library.path"));  
  4.     }  
  5. }  

        我这里的library pah为:/opt/jdk1.5.0_20/jre/lib/i386 
        把libgemt4j.so放到这个路径下即可。 
     3、编写java代码。 
       
Java代码   收藏代码
  1. import com.test.*;  
  2.   
  3. class test{  
  4.     static {  
  5.         System.loadLibrary("gemt4j");  
  6.     }  
  7.   
  8.     public static void main(String argv[]){  
  9.         GeometryFactory factory = null;  
  10.         factory = gemt4j.meGetGeometryFactoryInstance();  
  11.         if(factory==null){  
  12.             System.out.println("null GeometryFactory");  
  13.             return;  
  14.         }  
  15.         Geometry geometry = null;  
  16.         geometry = factory.CreateGeometry();  
  17.         if(geometry==null){  
  18.             System.out.println("null geometry");  
  19.             return;  
  20.         }  
  21.         System.out.println(geometry.GetType());  
  22.         geometry.Release();       
  23.     }  
  24. }  

         说明:  
            System.loadLibrary("gemt4j"); 
            用于装载libgemt4j.so库。 
            其他代码与普通的java无异。 
        编译java文件: 
        #javac -cp /home/hawk/code/swig/dll/java/gemt4j.jar test.java 
        执行test程序 
        #java -cp /home/hawk/code/swig/dll/java/gemt4j.jar:/home/hawk/code/swig/dll/java test 
        输出结果为: 
        GeometryImpl
 
  

      可以看出,实现了Java调用C++类库libgemt.so 


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