C++-CLI：建立本地世界与托管世界互通的桥梁.ppt

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1、C+/CLI：建立本地世界与托管世界互通的桥梁,李建忠 （lijianzhongzhucheng.biz）上海祝成信息科技有限公司,Visual C+的路径选择集成本地代码与托管代码 源代码集成 对象模型集成 函数库模块集成 COM组件集成 泛型与模板集成 大型框架集成Windows 平台软件开发,Agenda,VC+的路径选择,.NET的定位：一个高效的应用程序开发平台： 安全健壮的运行时 强大统一的程序库 丰富的工具支持“VC+要不要支持.NET”事实上是VC+要不要继续做Windows平台应用软件开发的问题。如果答案为No，那么： C+ 将只能用于Windows平台底层系统软件的开发 C

2、+ 程序员要想做应用软件开发，必须学习新的语言 .NET各语言中将缺乏C+这样的系统级语言,将C+/CLI视作对C+的良性扩展,C+/CLI是各种力量妥协的产物，但是并不是一个可恶的怪物程序库是一门语言的生命力，强大统一的.NET类库将为C+带来福音，而不是相反C+/CLI延续了C+程序员在.NET平台开发上的“系统级”体验C+/CLI 应该是C+多元文化的一部分，ECMA C+/CLI 标准应被视为C+的次级标准,C+如何扩展支持.NET？,透明扩展,关键字更新,库扩展,不用更改任何源代码，仅重新编译 对程序的认知发生混乱 完整映射CLI的成功率低,将CLI组件封装在具有ISO-C+的接口中

3、 不能开发新的CLI组件 单向扩展策略(CLI C+),C+/CLI,C+ CLI= C+/CLI,C+ 技术特点： 静态化的对象模型 对象空间和生成文件的高度优化 确定性内存管理 特定平台目标编译 强大的静态模板 灵活的指针与引用 强大的STL, MFC, ATL,CLI 技术特点： 动态化的组件模型 丰富的元数据 自动内存管理 JIT编译，跨平台 受控的运行时泛型 安全的对象句柄，数组，委托（函数指针） 强大的基类库（BCL）,C+/CLI,将CLI特性用于ISO-C+类型,将ISO-C+特性用于CLI类型,C+/CLI的目标： 无缝集成托管代码与本地代码,C+/CLI的现状： C+/CL

4、I是连通C+与.NET的桥梁,C+/CLI集成技术图谱,使用C+ Interop，可以将ISO-C+代码单独编译为托管代码，也可以将ISO-C+与托管的C+/CLI代码放在同一个文件中编译，互相之间进行无缝的访问。C+ Interop 技术保证了所有的ISO-C+代码经过cl/clr编译后行为保持不变。绝大多数ISO-C+代码编译后将得到托管代码，即IL代码。部分不能编译为IL代码的采用P/Invoke调用实现，生成文件为一个包含本地机器指令和IL指令的混合程序集。C+ Interop会透明地处理其中的类型Marshal，是最为灵活和高效的互操作方案。,使用C+ Interop集成源代码,混合

5、程序集,源代码集成Code Example,ISO-C+对象模型和CLI对象模型集成是C+/CLI集成技术中最为复杂，也最彰显潜力的地方。C+/CLI在对象模型集成过程中几个突出的问题C+/CLI只支持对托管引用类型进行垃圾收集服务，不支持对ISO-C+本地类型的垃圾收集服务。垃圾收集导致了托管对象地址的不稳定，与ISO-C+本地对象稳定的地址形成鲜明对比。C+/CLI中的托管对象的内存布局也和本地对象的内存布局有明显的不同。C+/CLI中类型的多态机制（虚拟）也不同于本地类型的多态机制。,集成ISO-C+与CLI对象模型,对象模型结构的集成（1）,在托管对象中包含本地对象的指针ref cla

6、ss ManagedClassstring* pText; ;,在本地对象中包含托管对象的指针class NativeClass gcroot pText; ;,在托管对象中包含本地对象的指针，或者在本地对象中包含托管对象的指针，从而可“连通”托管世界和本地世界，实现两个代码库的相互复用。在这个过程中，CLR垃圾收集器只负责托管对象的收集工作，本地对象的回收工作仍由程序员自己负责delete。, 在本地对象中包含托管对象class NativeClassString text; ;, 在托管对象中包含本地对象ref class ManagedClassstring text; ;,在托管对象中

7、包含本地对象，或者在本地对象中包含托管对象，相对于“包含指针”有相当技术难度，但成效与“包含指针”相差不大。这两种集成技术在Visual C+ 2005中都尚未实现，但在Visual C+的未来版本中有望通过代理来实现。,对象模型结构的集成（2）, 将本地对象放在托管堆中string hText= gcnew string;, 将托管对象放在本地堆中String* pText = new String;,将本地对象放在托管堆中，或者将托管对象放在本地堆中，从而实现C+之父Bjarne Stroustrup所推崇的“可选的”垃圾收集，意义重大，但实现难度相当大。这两种集成技术在Visual C+

8、 2005中都尚未实现，在Visual C+开发组中仍处于研究状态。,对象模型结构的集成（3）,对象模型集成Code Example,P/Invoke 平台调用,DllImport(“User32.dll“) int MessageBoxA(int hWnd, String msg,String caption, int type);,int main( ) MessageBoxA(0, “Do you love C+/CLI?“, “C+/CLI Interop“, 0); ,P/Invoke支持在托管代码中调用特定平台（如Windows)模块（DLL）中的非托管函数。P/Invoke为.N

9、ET框架直接支持的平台互操作机制。适用于没有源代码而只有DLL文件的情况。由于许多本地类型和托管类型的内存布局存在差异，P/Invoke需要对这些类型进行Marshal。,COM互操作,C+/CLI支持两种COM互操作： 第一种为.NET 框架提供的Tlbimp.exe，适用绝大多数.NET语言； 第二种为C+/CLI特有的COM互操作机制。Tlbimp.exe需要将COM接口的所有成员导出到一个程序集wrapper中，其支持的类型也有限。C+/CLI所特有的COM互操作机制支持所有的数据类型，并且透明处理其中的Marshal。可以将COM组件直接封装在C+/CLI类型内，进行无缝访问，C+/

10、CLI编译器会自动处理其中的转换工作这些封装类被称为CRCW，CRCW不需要wrapper程序集，只需定义COM接口的头文件。,泛型与模板集成,C+/CLI支持三种泛型应用 在ISO-C+本地类型上应用模板（编译时泛型） 在CLI托管类型上应用模板（编译时泛型） 在CLI托管类型上应用CLI泛型（运行时泛型）C+/CLI所支持的泛型程序库 标准模板库 STL CLI标准模板库 STL.NET CLI泛型库 System:Collections:GenericC+模板采用基于“签名”的隐式约束，同时支持非类型参数、模板的模板参数、模板特化以及部分特化，具有极高的灵活性；CLI泛型采用基于“基类+

11、接口”的显式约束，丧失了很大的灵活性，难以实现一些高级的应用,大型应用程序框架集成,C+/CLI集成,STL,STL.NET !,C+/CLI集成,MFC,MFC.NET ?,C+/CLI集成,Boost,Boost.NET ?,Windows平台软件开发何去何从,Windows平台软件将越来越多地构建于.NET虚拟机之上，基于.NET的组件库(WinFX)将一统Windows平台软件开发，MFC等传统库将趋于边缘化C+/CLI与ISO-C+将携手扮演高质量程序库、和系统级应用的建设者角色。同时C+/CLI和其他语言（如C#、Python.NET等）将同时成为优质的快速应用开发语言。无论“软件服务化的浪潮”还是“并发革命”，语言仍然是程序员的中心。,谢谢大家！,