在C++中反射調(diào)用.NET的方法（三）

更新時(shí)間：2017年02月05日 09:40:12 作者：深藍(lán)醫(yī)生

在.NET與C++之間傳輸集合數(shù)據(jù)的方法是怎么樣的呢？接下來(lái)通過本文給大家分享在C++中反射調(diào)用.NET（三），需要的朋友參考下吧

在.NET與C++之間傳輸集合數(shù)據(jù)

上一篇《在C++中反射調(diào)用.NET（二）》中，我們嘗試了反射調(diào)用一個(gè)返回DTO對(duì)象的.NET方法，今天來(lái)看看如何在.NET與C++之間傳輸集合數(shù)據(jù)。

使用非泛型集合的委托方法

先看看.NET類中的一個(gè)返回列表數(shù)據(jù)的方法：

//返回List或者數(shù)組，不影響 C++調(diào)用
 public List<IUserInfo> GetUsers(string likeName)
 {
 List<IUserInfo> users = new List<NetLib.IUserInfo>();
 for (int i = 0; i < 10; i++)
 {
 IUserInfo userinfo = GetUserByID(i);
 userinfo.Name += likeName;
 users.Add(userinfo);
 }
 //return users.ToArray();
 return users;
 }
 public IUserInfo GetUserByID(int userId)
 {
 IUserInfo userinfo= EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>();
 userinfo.ID = userId;
 userinfo.Name = "姓名_" + userId;
 userinfo.Birthday = new DateTime(1980, 1, 1);
 return userinfo;
 }

該方法沒有什么復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯，就是將傳遞進(jìn)來(lái)的參數(shù)給DTO對(duì)象，創(chuàng)建包含10個(gè)這樣的對(duì)象的列表并返回而已。

對(duì)于 GetUsers方法，我們可以創(chuàng)建下面的委托方法來(lái)綁定：

Func<String, IEnumerable> fun;

注意這里使用的是非泛型的 IEnumerable接口，在C++需要使用下面這個(gè)命名空間：

using namespace System::Collections;

那么為何不能使用泛型集合呢？

using namespace System::Collections::Generic;

因?yàn)樵贑++端，沒有直接引用用戶項(xiàng)目的.NET程序集，并不知道泛型集合類型的具體類型，IUserInfo這個(gè)接口無(wú)法直接訪問，好在IEnumerable<T>也是繼承 IEnumerable 的，所以可以當(dāng)做非泛型對(duì)象在C++中訪問，因此創(chuàng)建上面的委托方法是可行的。

C++中的列表對(duì)象list

下面看看完整的C++/CLI反射調(diào)用的代碼：

 std::list<CppUserInfo> GetUsers(String^ likeName)
 {
 //調(diào)用.NET方法，得到結(jié)果
 MethodInfo^ method = dotnetObject->GetType()->GetMethod("GetUsers", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
 Func<String^, IEnumerable^>^ fun = (Func<String^, IEnumerable^>^)Delegate::CreateDelegate(Func<String^, IEnumerable^>::typeid, 
 this->dotnetObject, method);
 IEnumerable^ result = fun(likeName);
 std::list<CppUserInfo> cppResult;
 for each (Object^ item in result)
 {
 Func<String^, Object^>^ entityProp = EntityHelper::EntityCallDelegate(item);
 CppUserInfo user;
 user.ID = (int)entityProp("ID");
 user.Name = (String^)entityProp("Name");
 user.Birthday = Convert2CppDateTime((DateTime^)entityProp("Birthday"));
 cppResult.push_back(user);
 }
 return cppResult;
 }

在C++中，常常使用 list來(lái)表示一個(gè)列表數(shù)據(jù)，例如上面方法中的代碼：

std::list<CppUserInfo> cppResult;

為此C++需要包含以下頭文件：

#include <list>

要將一個(gè)對(duì)象添加到列表結(jié)尾，像下面這樣調(diào)用即可：

cppResult.push_back(user);

在上一篇中已經(jīng)講述了如何從.NET對(duì)象轉(zhuǎn)換給C++本地結(jié)構(gòu)體，所以這個(gè)轉(zhuǎn)換代碼可以直接拿來(lái)用，綜合起來(lái)，要從.NET集合得到C++的列表對(duì)象，像下面這樣使用：

std::list<CppUserInfo> cppResult;
 for each (Object^ item in result)
 {
 Func<String^, Object^>^ entityProp = EntityHelper::EntityCallDelegate(item);
 CppUserInfo user;
 user.ID = (int)entityProp("ID");
 user.Name = (String^)entityProp("Name");
 user.Birthday = Convert2CppDateTime((DateTime^)entityProp("Birthday"));
 cppResult.push_back(user);
 }

C++傳遞集合數(shù)據(jù)給.NET

前面講了從.NET反射調(diào)用獲得一個(gè)集合，看起來(lái)比較容易，但是從C++反射調(diào)用時(shí)候傳遞一個(gè)集合就不容易了。注意，這里傳遞的還是.NET的集合，所以這里需要做3件事情：

1，首先構(gòu)建一個(gè).NET集合對(duì)象；

2，轉(zhuǎn)換C++本機(jī)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)到.NET集合元素；

3，反射調(diào)用.NET方法，傳遞數(shù)據(jù)過去。

先看要反射調(diào)用的.NET方法定義：

 public bool SaveUsers(IList<IUserInfo> users)
 {
 UserDb.AddRange(users);
 return true;
 }

方法非常簡(jiǎn)單，沒有什么業(yè)務(wù)邏輯，接受一個(gè)列表接口的數(shù)據(jù)，然后返回一個(gè)布爾值。

在C++端看來(lái)，SaveUsers方法的參數(shù)對(duì)象是一個(gè)泛型集合，但是具體是什么對(duì)象并不知道，所以需要反射出泛型集合的類型，同時(shí)還需要構(gòu)建這樣一個(gè)泛型集合對(duì)象實(shí)例。

在本例中，要得到IUserInfo 這個(gè)泛型集合的類型，可以通過下面的代碼：

MethodInfo^ method = dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
array<ParameterInfo^>^ pars = method->GetParameters();
Type^ paraType= pars[0]->ParameterType;
Type^ interfaceType = paraType->GetGenericArguments()[0];

注意上面的代碼中使用了C++/CLI的數(shù)組類型 array<Type^>^ ,而不是C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的數(shù)組，因此不要引用下面的命名空間：

using namespace std;

否則VS會(huì)提示數(shù)組定義缺少參數(shù)。

創(chuàng)建泛型List實(shí)例

我們使用List來(lái)做集合對(duì)象，在C#中，我們可以通過下面的方式得到List泛型的類型，然后進(jìn)一步創(chuàng)建泛型對(duì)象實(shí)例：

Type t= typeof(List<>);

但是，對(duì)應(yīng)的C++/CLI寫法卻無(wú)法通過編譯：

Type^ t=List<>::typeid;

VS總是提示List缺少類型參數(shù)，不過像下面這樣子是可以的：

Type^ t2= List<IUserInfo>::typeid;

但是IUserInfo 類型正是我們要?jiǎng)討B(tài)反射的，事先并不知道，所以一時(shí)不知道在C++/CLI中如何構(gòu)建List泛型的具體實(shí)例，MS你不能這么坑好么？

既然無(wú)法直接解決，只好曲線救國(guó)了，通過類型名字，來(lái)創(chuàng)建類型：

 String^ listTypeName = System::String::Format("System.Collections.Generic.List`1[{0}]", interfaceType->FullName);

可惜，這種方式不成功，只好一步步來(lái)了，先創(chuàng)建基本的List泛型類型：

 String^ listTypeName = "System.Collections.Generic.List`1";
 Type^ listType = System::Type::GetType(listTypeName);

成功，在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)建真正的泛型List對(duì)象實(shí)例就可以了，完整代碼如下：

static Type^ CreateGenericListType(Type^ interfaceType)
 {
 //直接這樣創(chuàng)建泛型List不成功：
 // String^ listTypeName = System::String::Format("System.Collections.Generic.List`1[{0}]", interfaceType->FullName);
 String^ listTypeName = "System.Collections.Generic.List`1";
 Type^ listType = System::Type::GetType(listTypeName);
 Type^ generListType = listType->MakeGenericType(interfaceType);
 return generListType;
 }
 static IList^ CreateGenericList(Type^ interfaceType)
 {
 Type^ generListType = CreateGenericListType(interfaceType);
 Object^ listObj = System::Activator::CreateInstance(generListType, nullptr);
 IList^ realList = (IList^)listObj;
 return realList;
 }

在方法 CreateGenericListType得到只是一個(gè)泛型List的類型，但我們并不知道這個(gè)List具體的形參類型，所以這個(gè)泛型List還是無(wú)法直接使用，幸好，泛型List也是繼承自非泛型的IList接口的，所以在 CreateGenericList 方法中將泛型List對(duì)象轉(zhuǎn)換成IList接口對(duì)象，之后就可以愉快的使用List對(duì)象了。

IList^ realList = CreateGenericList(interfaceType);

realList->Add(CurrEntity);//CurrEntity 是interfaceType 類型的動(dòng)態(tài)實(shí)體類

反射靜態(tài)方法

在上一篇中，我們?cè)谝粋€(gè).NET方法中通過接口動(dòng)態(tài)創(chuàng)建實(shí)體類，用的是下面的方式：

IUserInfo userinfo= EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>();

CreateEntity是EntityBuilder的靜態(tài)方法，現(xiàn)在我們需要在C++/CLI中，反射調(diào)用此方法。

為什么要反射創(chuàng)建實(shí)體類？

因?yàn)镃reateGenericList(interfaceType) 創(chuàng)建的是一個(gè)泛型List對(duì)象，要求它的成員是一個(gè)實(shí)體類。

Object^ CreateEntityFromInterface(Type^ interfaceType)
 {
  MethodInfo^ method = this->entityBuilderType->GetMethod("CreateEntity", BindingFlags::Public | BindingFlags::Static);
  MethodInfo^ genMethod = method->MakeGenericMethod(interfaceType);
  Object^ entity = genMethod->Invoke(nullptr, nullptr);
  this->CurrEntity = entity;
  return entity;
 }

注意，由于是反射調(diào)用靜態(tài)方法，并且調(diào)用方法時(shí)候并不需要參數(shù)，所以Invoke方法的參數(shù)為空。
在C++/CLI中，用nullptr表示空引用，跟C#的null作用一樣。

反射調(diào)用索引器

SOD實(shí)體類可以通過索引器來(lái)訪問對(duì)象屬性，例如下面的C#代碼：

int id=(int)CurrEntity["ID"];
CurrEntity["Name"]="張三";
string name=(string)CurrEntity["Name"];//張三

下面，我們研究如何通過索引器來(lái)給實(shí)體類的屬性賦值：

我們定義一個(gè) EntityHelper的C++/CLI類，在中間添加下面的代碼：

private:
 Type^ entityBuilderType;
 MethodInfo^ mset; 
 Object^ _CurrEntity;
 //Action<String^, Object^>^ idxAction;
 void SetPropertyValue(Object^ entity, MethodInfo^ propMethod, String^ propName, Object^ value)
 {
  array<Object^>^ paraArr = gcnew array<Object^>{propName, value};
  propMethod->Invoke(entity, paraArr);
 }
public:
void set(Object^ value)
{
 this->mset = _CurrEntity->GetType()->GetMethod("set_Item", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
 //this->idxAction= (Action<String^, Object^>^)Delegate::CreateDelegate(Action<String^, Object^>::typeid, _CurrEntity, this->mset);
}
void SetPropertyValue(String^ propName, Object^ value)
{
 this->SetPropertyValue(this->CurrEntity, this->mset, propName, value);
 //參數(shù)類型為 Object的委托，可能沒有性能優(yōu)勢(shì)，反而更慢。
 //this->idxAction(propName, value);
}

對(duì)索引器的訪問，實(shí)際上就是調(diào)用類的 set_Item 方法，VS編譯器會(huì)給包含索引器的對(duì)象生成這個(gè)方法，一般來(lái)說我們會(huì)對(duì)要反射調(diào)用的方法創(chuàng)建一個(gè)委托，但是實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)索引器使用委托方法調(diào)用，反而效率不如直接反射調(diào)用，即下面的代碼：

void SetPropertyValue(Object^ entity, MethodInfo^ propMethod, String^ propName, Object^ value)
 {
  array<Object^>^ paraArr = gcnew array<Object^>{propName, value};
  propMethod->Invoke(entity, paraArr);
 }

注：C++/CLI 的數(shù)組，也可以通過{ } 進(jìn)行初始化。

一切準(zhǔn)備就緒，下面可以通過以下步驟提交集合數(shù)據(jù)給.NET方法了：

1，反射.NET方法，獲取參數(shù)的泛型形參類型；

2，創(chuàng)建此泛型形參的泛型List對(duì)象實(shí)例；

3，遍歷C++集合（列表list），將結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)賦值給動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的實(shí)體類對(duì)象；

4，添加動(dòng)態(tài)實(shí)體類到泛型List對(duì)象集合內(nèi)；

5，反射調(diào)用.NET方法，提交數(shù)據(jù)。

//示例1：直接調(diào)用.NET強(qiáng)類型的參數(shù)方法
 //僅僅適用于有一個(gè)參數(shù)的情況并且要求是泛型類型參數(shù)
 bool SaveUsers(std::list<CppUserInfo> users)
 {
  MethodInfo^ method = dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
  array<ParameterInfo^>^ pars = method->GetParameters();
  Type^ paraType= pars[0]->ParameterType;
  Type^ interfaceType = paraType->GetGenericArguments()[0];
  IList^ realList = CreateGenericList(interfaceType);
  Object^ userObj = helper->CreateEntityFromInterface(interfaceType);
  for each (CppUserInfo user in users)
  {
  helper->CurrEntity = ((ICloneable^)userObj)->Clone();//使用克隆，避免每次反射
  helper->SetPropertyValue("ID", user.ID);
  helper->SetPropertyValue("Name", gcnew String(user.Name));
  helper->SetPropertyValue("Birthday", Covert2NetDateTime(user.Birthday));
  realList->Add(helper->CurrEntity);
  }
  Object^ result= method->Invoke(dotnetObject, gcnew array<Object^>{ realList});
  return (bool)result;
 }

使用弱類型集合傳輸數(shù)據(jù)

當(dāng)委托遇到協(xié)變和逆變

看看下面兩個(gè)委托方法，哪個(gè)可以綁定到本文說的這個(gè).NET方法：

bool SaveUsers(IList<IUserInfo> users){ }
Func<List<IUserInfo>,bool> fun;
Func<List<Object>,bool> fun2;

很明顯，委托方法 fun2不能綁定，因?yàn)閰?shù)是 in 的，不是方法out的，所以調(diào)用的參數(shù)類型不能使用派生程度更小的類型；

再看看下面這種情況：

List<IUserInfo> GetUsers(string likeName){ }
Func<string,IEnumerable<IUserInfo>> fun;
Func<string,IEnumerable> fun2;

這里，fun,fun2都可以綁定到方法上，因?yàn)榉盒头椒ǖ男螀⒆鳛榉祷刂?，是out的，可以使用派生程度更小的類型。

這是不是很熟悉的泛型類型的協(xié)變和逆變？

我們知道，反射的時(shí)候，利用委托綁定要反射的方法，能夠大大提高方法的調(diào)用效率，所以對(duì)于我們的方法參數(shù)，如果調(diào)用的時(shí)候無(wú)法獲知具體的類型，從而無(wú)法正確構(gòu)造合適的委托方法，不如退而求其次，讓被調(diào)用的方法參數(shù)采用弱類型方式，這樣就可以構(gòu)造對(duì)應(yīng)的委托方法了。

因此，對(duì)我們.NET方法中的 SaveUsers 進(jìn)行改造：

public bool SaveUsers(IList<IUserInfo> users)
 {
  UserDb.AddRange(users);
  return true;
 }
 public IUserInfo CreateUserObject()
 {
  return EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>();
 }
 public bool SaveUsers2(IEnumerable<Object> para)
 {
  var users = from u in para
   select u as IUserInfo;
  return SaveUsers (users.ToList());
 }

這里增加一個(gè)方法 SaveUsers2，它采用IEnumerable<Object> ,而不是更為具體的 IList<IUserInfo>，那么采用下面的方式構(gòu)造方法 SaveUsers2 對(duì)應(yīng)的委托方法就可以了：

MethodInfo^ method = dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers2", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^,bool>^ fun2 = 
  (Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^, bool>^)Delegate::CreateDelegate(System::Func<Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^, bool>::typeid,
  this->dotnetObject, method);

這樣要構(gòu)造一個(gè)泛型List就不必像之前的方法那么麻煩了：

System::Collections::Generic::List<Object^>^ list = gcnew System::Collections::Generic::List<Object^>;

反射調(diào)用SaveUser2完整的代碼如下：

//示例2：調(diào)用.NET弱類型的參數(shù)方法，以便通過委托方法調(diào)用
 //構(gòu)建委托方法比較容易，適用于參數(shù)數(shù)量多于1個(gè)的情況，
 bool SaveUsers2(std::list<CppUserInfo> users)
 {
  MethodInfo^ method = dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers2", BindingFlags::Public | BindingFlags::Instance);
  Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^,bool>^ fun2 =
   (Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^, bool>^)Delegate::CreateDelegate(System::Func<Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^, bool>::typeid,
   this->dotnetObject, method);
  Object^ userObj = CreateUserObject();
  System::Collections::Generic::List<Object^>^ list = gcnew System::Collections::Generic::List<Object^>;
  for each (CppUserInfo user in users)
  {
  helper->CurrEntity = ((ICloneable^)userObj)->Clone();//使用克隆，避免每次反射
  helper->SetPropertyValue("ID", user.ID);
  helper->SetPropertyValue("Name", gcnew String(user.Name));
  helper->SetPropertyValue("Birthday", Covert2NetDateTime(user.Birthday));
  list->Add(helper->CurrEntity);
  }
  bool result = fun2(list);
  return result;
 }

性能測(cè)試

C++/CLI 反射性能測(cè)試

為了測(cè)試 C++/CLI 反射調(diào)用兩種方案（直接反射調(diào)用，委托方法調(diào)用）的效率，我們循環(huán)1000次測(cè)試，下面是測(cè)試代碼：

NetLibProxy::UserProxy^ proxy = gcnew NetLibProxy::UserProxy("..\\NetLib\\bin\\Debug\\NetLib.dll");
std::list<CppUserInfo> list = proxy->GetUsers("張");
 System::Console::WriteLine("C++ Get List data From .NET function,OK.");
 System::Diagnostics::Stopwatch^ sw = gcnew System::Diagnostics::Stopwatch;
 sw->Start();
 for (int i = 0; i<1000; i++)
 proxy->SaveUsers(list);
 sw->Stop();
 System::Console::WriteLine("1,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK.use time(ms):{0}",sw->ElapsedMilliseconds);
 sw->Restart();
 for(int i=0;i<1000;i++)
 proxy->SaveUsers2(list);
 sw->Stop();
 System::Console::WriteLine("2,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK..use time(ms):{0}", sw->ElapsedMilliseconds);

不調(diào)試，直接執(zhí)行：

C++ Get List data From .NET function,OK.
1,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK.use time(ms):65
2,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK..use time(ms):48

可見，雖然在.NET程序端，我們使用了弱類型的泛型集合，綜合起來(lái)還是反射+委托方法執(zhí)行，效率要高。

所以如果你能夠適當(dāng)對(duì)要調(diào)用的.NET方法進(jìn)行封裝，那么可采用使用弱類型集合傳輸數(shù)據(jù)的方案，否則，就在C++/CLI端多寫2行代碼，使用強(qiáng)類型傳輸數(shù)據(jù)的方案。

與.NET直接調(diào)用和反射的性能比較

在本篇的方案中，都是C++反射來(lái)調(diào)用.NET方法的，如果都是在.NET應(yīng)用程序中直接調(diào)用或者反射.NET方法，性能差距有多少呢？

我們模擬文中 C++/CLI的UserProxy，寫一個(gè).NET中的 UserProxy:

struct UserStruct
 {
  public int ID;
  public string Name;
  public DateTime Birthday;
 }
 class UserProxy
 {
  User user;
  public UserProxy()
  {
   user = new User();
  }
  public List<UserStruct> GetUsers(string likeName)
  {
   List<UserStruct> result = new List<NetApp.UserStruct>();
   var list = user.GetUsers(likeName);
   foreach (var item in list)
   {
    UserStruct us;
    us.ID = item.ID;
    us.Name = item.Name;
    us.Birthday = item.Birthday;
    result.Add(us);
   }
   return result;
  }
  public bool SaveUsers(IList<UserStruct> users)
  {
   List<IUserInfo> list = new List<IUserInfo>();
   IUserInfo userObj = user.CreateUserObject();
   foreach (var item in users)
   {
    IUserInfo currUser = (IUserInfo)((ICloneable)userObj).Clone();
    currUser.ID = item.ID;
    currUser.Name = item.Name;
    currUser.Birthday = item.Birthday;
    list.Add(currUser);
   }
   bool result = user.SaveUsers(list);
   return result;
  }

  Object CreateUserObject()
  {
   MethodInfo method = user.GetType().GetMethod("CreateUserObject", BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance);
   Func<Object> fun = (Func<Object>)Delegate.CreateDelegate(typeof( Func<Object>), user, method);
   return fun();
  }
  //反射+委托
  public bool SaveUsers2(IList<UserStruct> users)
  {
   MethodInfo method = user.GetType().GetMethod("SaveUsers2", BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance);
   Func<System.Collections.Generic.IEnumerable<Object>, bool> fun2 = (Func<System.Collections.Generic.IEnumerable<Object>, bool>)Delegate.CreateDelegate(typeof( System.Func<System.Collections.Generic.IEnumerable<Object>, bool>),
    user, method);
   List<IUserInfo> list = new List<IUserInfo>();
   object userObj = CreateUserObject();
   foreach (var item in users)
   {
    IUserInfo currUser = (IUserInfo)((ICloneable)userObj).Clone();
    currUser.ID = item.ID;
    currUser.Name = item.Name;
    currUser.Birthday = item.Birthday;
    list.Add(currUser);
   }
   bool result = fun2(list);
   return result;
  }
}
.Net UserProxy

然后同樣循環(huán)1000此調(diào)用，直接執(zhí)行，看執(zhí)行結(jié)果：

1,1000 loop,.NET Post List data To .NET function,OK.use time(ms):4
2,1000 loop,.NET Reflection Post List data To .NET function,OK.use time(ms):14

可見，.NET 平臺(tái)內(nèi)調(diào)用，反射+委托的性能是接近于直接方法調(diào)用的。
綜合對(duì)比，C++/CLI中反射調(diào)用.NET,比起在.NET平臺(tái)內(nèi)部反射調(diào)用，性能沒有很大的差距，所以C++/CLI中反射調(diào)用.NET是一個(gè)可行的方案。

總結(jié)

C++/CLI是一種很好的混合編寫本機(jī)代碼與.NET托管代碼的技術(shù)，使用它反射調(diào)用.NET方法也是一種可行的方案，結(jié)合PDF.NET SOD框架的實(shí)體類特征，可以更加方便的簡(jiǎn)化C++/CLI反射代碼的編寫并且提高C++代碼與.NET代碼通信的效率。

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