利用 SWIG 转换 C/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。
   

#ifndef __GEOMETRY_API_H__
#define __GEOMETRY_API_H__
//===========================================================================
class Geometry;
class GeometryFactory;

//---------------------------------------------------------------------------
/*
 * 说明：几何对象类
 */
class Geometry
{
public:
        Geometry(){}
        virtual ~Geometry(){}
public:
        virtual const char* GetType() = 0;
        virtual void Release() = 0;
};
//---------------------------------------------------------------------------
/*
 * 说明：几何对象工厂类
 */
class GeometryFactory
{
public:
        GeometryFactory(){}
        virtual ~GeometryFactory(){}
public:
        virtual Geometry* CreateGeometry() = 0;
};
//---------------------------------------------------------------------------
/*
 * 说明：C函数，用于获取GeometryFactory类的一个实例
 */
extern "C"
{
        GeometryFactory* meGetGeometryFactoryInstance();
}
//===========================================================================
#endif

#ifndef __GEOMETRY_API_H__
#define __GEOMETRY_API_H__
//===========================================================================
class Geometry;
class GeometryFactory;

//---------------------------------------------------------------------------
/*
 * 说明：几何对象类
 */
class Geometry
{
public:
        Geometry(){}
        virtual ~Geometry(){}
public:
        virtual const char* GetType() = 0;
        virtual void Release() = 0;
};
//---------------------------------------------------------------------------
/*
 * 说明：几何对象工厂类
 */
class GeometryFactory
{
public:
        GeometryFactory(){}
        virtual ~GeometryFactory(){}
public:
        virtual Geometry* CreateGeometry() = 0;
};
//---------------------------------------------------------------------------
/*
 * 说明：C函数，用于获取GeometryFactory类的一个实例
 */
extern "C"
{
        GeometryFactory* meGetGeometryFactoryInstance();
}
//===========================================================================
#endif
    

    2、Geometry接口的实现类GeometryImpl
   

#ifndef __GEOMETRY_IMPL_H__
#define __GEOMETRY_IMPL_H__

#include "GeometryAPI.h"

class GeometryImpl : public Geometry
{
public:
        GeometryImpl();
        virtual ~GeometryImpl();
public:
        virtual const char* GetType();
        virtual void Release();
};
#endif

#ifndef __GEOMETRY_IMPL_H__
#define __GEOMETRY_IMPL_H__

#include "GeometryAPI.h"

class GeometryImpl : public Geometry
{
public:
        GeometryImpl();
        virtual ~GeometryImpl();
public:
        virtual const char* GetType();
        virtual void Release();
};
#endif
    

   

#include "GeometryImpl.h"

GeometryImpl::GeometryImpl()
{
}
GeometryImpl::~GeometryImpl()
{
}
const char* GeometryImpl::GetType()
{
    return "GeometryImpl";
}
void GeometryImpl::Release()
{
    delete this;
}

#include "GeometryImpl.h"

GeometryImpl::GeometryImpl()
{
}
GeometryImpl::~GeometryImpl()
{
}
const char* GeometryImpl::GetType()
{
	return "GeometryImpl";
}
void GeometryImpl::Release()
{
	delete this;
}
    

    3、GeometryFactory接口的实现类GeometryFactoryImpl

#ifndef __GEOMETRY_FACTORY_IMPL_H__
#define __GEOMETRY_FACTORY_IMPL_H__

#include "GeometryAPI.h"

class GeometryFactoryImpl : public GeometryFactory
{
public:
        GeometryFactoryImpl();
        virtual ~GeometryFactoryImpl();
public:
        virtual Geometry* CreateGeometry();
};
#endif

#ifndef __GEOMETRY_FACTORY_IMPL_H__
#define __GEOMETRY_FACTORY_IMPL_H__

#include "GeometryAPI.h"

class GeometryFactoryImpl : public GeometryFactory
{
public:
        GeometryFactoryImpl();
        virtual ~GeometryFactoryImpl();
public:
        virtual Geometry* CreateGeometry();
};
#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

OBJS=GeometryFactoryImpl.o \
     GeometryImpl.o

INCLUDE=-I../include
TARGET=libgemt.so
CPPFLAG=-shared -WI
CC=g++
LDLIB=

$(TARGET) : $(OBJS)
    $(CC) $(CPPFLAG) $(INCLUDE) -o $(TARGET) $(OBJS) $(LDLIB)
$(OBJS) : %.o : %.cpp
    $(CC) -c -fPIC $(INCLUDE) $< -o $@
clean:
    -rm -f $(OBJS)
install:
    cp $(TARGET) /usr/lib

OBJS=GeometryFactoryImpl.o \
     GeometryImpl.o

INCLUDE=-I../include 
TARGET=libgemt.so
CPPFLAG=-shared -WI
CC=g++
LDLIB=

$(TARGET) : $(OBJS)
	$(CC) $(CPPFLAG) $(INCLUDE) -o $(TARGET) $(OBJS) $(LDLIB)
$(OBJS) : %.o : %.cpp
	$(CC) -c -fPIC $(INCLUDE) $< -o $@
clean:
	-rm -f $(OBJS)
install:
	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。
     

/* File : gemt4j.i */
%module gemt4j
%{
#include "GeometryAPI.h"
%}
%include "GeometryAPI.h"

/* File : gemt4j.i */
%module gemt4j
%{
#include "GeometryAPI.h"
%}
%include "GeometryAPI.h"
      

    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

OBJS=gemt4j_wrap.o
INCLUDE=-I../include \
     -I/opt/jdk1.5.0_20/include \
     -I/opt/jdk1.5.0_20/include/linux
TARGET=libgemt4j.so
CPPFLAG=-shared -WI
CC=g++
LDLIB=-lgemt
$(TARGET) : $(OBJS)
    $(CC) $(CPPFLAG) $(INCLUDE) -o $(TARGET) $(OBJS) $(LDLIB)
$(OBJS) : %.o : %.cxx
    $(CC) -c -fPIC $(INCLUDE) $< -o $@
clean:
    -rm -f $(OBJS)
install:
    cp $(TARGET) /usr/lib

OBJS=gemt4j_wrap.o
INCLUDE=-I../include \
	 -I/opt/jdk1.5.0_20/include \
	 -I/opt/jdk1.5.0_20/include/linux
TARGET=libgemt4j.so
CPPFLAG=-shared -WI
CC=g++
LDLIB=-lgemt
$(TARGET) : $(OBJS)
	$(CC) $(CPPFLAG) $(INCLUDE) -o $(TARGET) $(OBJS) $(LDLIB)
$(OBJS) : %.o : %.cxx
	$(CC) -c -fPIC $(INCLUDE) $< -o $@
clean:
	-rm -f $(OBJS)
install:
	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
       

class test{
    public static void main(String[] argv){
        System.out.println(System.getProperty("java.library.path"));
    }
}

class test{
	public static void main(String[] argv){
		System.out.println(System.getProperty("java.library.path"));
	}
}

        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。
       

import com.test.*;

class test{
    static {
        System.loadLibrary("gemt4j");
    }

    public static void main(String argv[]){
        GeometryFactory factory = null;
        factory = gemt4j.meGetGeometryFactoryInstance();
        if(factory==null){
            System.out.println("null GeometryFactory");
            return;
        }
        Geometry geometry = null;
        geometry = factory.CreateGeometry();
        if(geometry==null){
            System.out.println("null geometry");
            return;
        }
        System.out.println(geometry.GetType());
        geometry.Release();
    }
}

import com.test.*;

class test{
	static {
		System.loadLibrary("gemt4j");
	}

	public static void main(String argv[]){
		GeometryFactory factory = null;
		factory = gemt4j.meGetGeometryFactoryInstance();
		if(factory==null){
			System.out.println("null GeometryFactory");
			return;
		}
		Geometry geometry = null;
		geometry = factory.CreateGeometry();
		if(geometry==null){
			System.out.println("null geometry");
			return;
		}
		System.out.println(geometry.GetType());
		geometry.Release();		
	}
}

        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

转自： http://yingchao.iteye.com/blog/625797