使用 C# P/Invoke 通过方法封送结构

Question

我正在尝试 PInvoke 进入这个 C++ 库函数：

int Initialize(Callback* callback);

struct Callback
{
    //.......
    void virtual StateChanged(int state) = 0;
};

我已经尝试过这个简单的 C# 代码，但它不起作用。

[DllImport("CPlusPlusLibrary.dll", SetLastError = true, EntryPoint = "?Initialize@CPlusPlusLibrary@@YAHPAUCallback@1@@Z")]
public static extern int Initialize(Callback callback);

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public class Callback
{
    //....
    public delegate void IntDelegate(int state);
    public IntDelegate StateChanged(int state);
}
var callback = new Callback();
var result = Initialize(callback);

Answer 1

据我所知，这样做是不可能的。方法并不像字段那样“在那里”，除此之外，使用虚方法创建结构会在对象中创建 vtable 指针，而您在 C# 镜像类中没有考虑到这一点。

您可以做的是 PInvoke 到采用 functionPointer （在 C++ 中）的方法并在那里传递委托 (C#)。然后，您可以使用此函数指针从本机代码调用它，并且您的委托将启动。

然后，您可以更改 stateChange 方法定义以将 Callback* 作为第一个参数，因此当您从本机代码调用它时，您可以传递负责该更改的对象指针并将其封送回 C# 中的 Callback。

//在没有原生dll源的情况下进行编辑，在c#和c++之间建立一座桥梁是我想到的。这可以用 c++/cli 或 c++ 来完成，坚持本机我的想法是这样的：

//c++ <--> new c++ dll <--> c#
struct CallbackBridge : public Callback
{
    void (*_stateChanged)(int);

    virtual void stateChanged(int state)
    {
        if (_stateChanged)
            _stateChanged(this, state);
    }
};

void* CreateCallback() { return new CallbackBridge(); }
void DeleteCallback(void* callback); { delete callback; }
void setStateChanged(void* callback, void (*ptr)(void*, int))
{
    CallbackBridge* bridge = (CallbackBridge*)callback;
    bridge->stateChanged = ptr;
}
///... other helper methods

这里的想法是将你的对象视为一个黑盒子（因此到处都是 void* - 它可以是任何指针，但从 c# 你只会看到这个 SafeHandle / IntPtr 并编写可以 PInvoke 来创建/删除和修改对象的辅助方法，您可以通过这样的方法为您的对象提供委托来模拟这些虚拟调用

。 （为了简单起见，可以使用 SafeHandle）：

IntPtr callback = CreateCallback();
SetStateChanged(callback, myCallback);
//somewhere later:
DeleteCallback(callback);

void MyCallback(IntrPtr callback, int state)
{
    int someData = SomeOtherHelperMethod(callback);
    ConsoleWrite("SomeData of callback is {0} and it has changed it's state to {1}", someData, state);
}

我知道，对于更大的对象来说有点笨拙，但是如果没有 c++/cli 包装器，我从来没有找到任何更好的方法来处理所有这些棘手的情况，例如虚拟调用等。

Answer 2

C# 类不能替代 C++ 结构，它具有完全不同的内部组织。由于虚方法，C++ 结构体有一个 v 表。它不再是 POD 类型。它有一个隐藏字段，其中包含指向 v 表的指针。以及编译器生成的构造函数和析构函数。 v 表是指向虚拟方法的指针数组。 C# 类有类似的东西，称为“方法表”，但它的组织方式完全不同。例如，它将具有 System.Object 方法，并包含指向所有方法的指针，而不仅仅是虚拟方法。类对象布局也完全不同。在这种情况下，C++ 语言中的 struct 关键字只是默认情况下所有成员均为 public 的 class 关键字的替代品。

需要用 C++/CLI 语言编写的包装类。该语言有一点学习曲线，但如果您有 .NET 和 C++ 经验，那么学习曲线并不陡峭。此类包装器的样板代码位于此答案中。您可以通过 Marshal::GetFunctionPointerForDelegate() 返回的函数指针从本机代码回调到托管代码。

Answer 3

我听说你们没有 C++ 库的源代码。那么您可以看看这个。

但是将类从非托管 dll 导出到没有源代码的托管 dll 对我来说听起来很危险。