【在 C# 中引用 C++ 程序集】

在 C# 中引用 C++ 程序集（DLL）主要通过 P/Invoke（平台调用） 和 C++/CLI 包装器 两种方式实现。由于 C# 和 C++ 的底层机制不同（如内存管理、异常处理），直接调用 C++ DLL 需要处理类型转换、调用约定等细节。以下是详细指南：

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一、P/Invoke（平台调用）

适用场景：调用 C++ 导出的 纯函数（非类成员函数），通常通过 extern "C" 和 __declspec(dllexport) 暴露接口。
特点：

• 无需修改 C++ 代码，但需手动处理数据类型映射。
• 适合简单函数调用，不支持 C++ 类、对象或复杂数据结构。

步骤 1：C++ 端准备

// MathLibrary.h
#pragma once

#ifdef MATHLIBRARY_EXPORTS
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllexport)
#else
#define MATHLIBRARY_API __declspec(dllimport)
#endif

extern "C" {
    // 导出纯函数（避免名称修饰）
    MATHLIBRARY_API int Add(int a, int b);
    MATHLIBRARY_API double Multiply(double a, double b);
}

// MathLibrary.cpp
#include "MathLibrary.h"

extern "C" {
    MATHLIBRARY_API int Add(int a, int b) { return a + b; }
    MATHLIBRARY_API double Multiply(double a, double b) { return a * b; }
}

步骤 2：C# 端调用

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program
{
    // 声明 DLL 导入（需指定路径或放在输出目录）
    [DllImport("MathLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern int Add(int a, int b);

    [DllImport("MathLibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern double Multiply(double a, double b);

    static void Main()
    {
        int sum = Add(3, 5);
        double product = Multiply(2.5, 4.0);
        Console.WriteLine($"Sum: {sum}, Product: {product}");
    }
}

关键注意事项

1. 调用约定：

   • C++ 默认使用 __cdecl 或 __stdcall，需在 DllImport 中通过 CallingConvention 显式指定（如 CallingConvention.Cdecl）。
   • 若约定不匹配，可能导致栈破坏或崩溃。

2. 数据类型映射：

   • 基本类型：int → int，double → double。
   • 字符串：C++ 的 char* 需用 [MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)] 转换。
   • 结构体：需在 C# 中定义 [StructLayout(LayoutKind.Sequential)] 的对应结构。

3. DLL 路径：

   • 将 C++ DLL 放在 C# 程序的输出目录（如 bin\Debug），或指定绝对路径。
   • 调试时可用 SetDllDirectory 动态加载路径。

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二、C++/CLI 包装器（推荐复杂场景）

适用场景：需要调用 C++ 类、STL 容器或复杂对象时，通过 C++/CLI 创建托管-非托管桥接层。
特点：

• 支持面向对象调用，自动处理内存管理和类型转换。
• 需在 Visual Studio 中创建 C++/CLI 类库项目。

步骤 1：创建 C++/CLI 包装器

// MathWrapper.h
#pragma once

#include "../MathLibrary/MathLibrary.h" // 原始 C++ 头文件

namespace MathWrapper {
    public ref class Calculator // 托管类
    {
    public:
        int Add(int a, int b) { return ::Add(a, b); } // 调用原生 C++ 函数
        double Multiply(double a, double b) { return ::Multiply(a, b); }
    };
}

步骤 2：C# 端引用

1. 在 C# 项目中添加对 C++/CLI 程序集 的引用（非原生 DLL）。
2. 直接调用托管类：

using MathWrapper;

class Program
{
    static void Main()
    {
        Calculator calc = new Calculator();
        int sum = calc.Add(3, 5);
        double product = calc.Multiply(2.5, 4.0);
        Console.WriteLine($"Sum: {sum}, Product: {product}");
    }
}

优势对比

方式	P/Invoke	C++/CLI 包装器
适用性	简单函数	复杂类、STL、面向对象调用
性能	较高（直接调用）	较低（需托管/非托管转换）
开发复杂度	需手动处理类型和调用约定	自动类型转换，代码更简洁
内存管理	需手动处理（如 IntPtr）	自动托管内存

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三、高级场景处理

1. 处理复杂数据结构

C++ 结构体：

// C++ 端
struct Point { int x; int y; };
extern "C" MATHLIBRARY_API int GetDistance(Point p1, Point p2);

C# 端：

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
struct Point { public int x; public int y; }

[DllImport("MathLibrary.dll")]
public static extern int GetDistance(Point p1, Point p2);

2. 回调函数

C++ 端：

typedef void (*Callback)(int result);
extern "C" MATHLIBRARY_API void RunAsync(Callback cb);

C# 端：

delegate void CallbackDelegate(int result);

[DllImport("MathLibrary.dll")]
public static extern void RunAsync(CallbackDelegate cb);

// 调用时需保持委托不被垃圾回收
static void Main()
{
    CallbackDelegate callback = result => Console.WriteLine($"Result: {result}");
    RunAsync(callback);
    Console.ReadLine(); // 防止主线程退出
}

3. 内存管理

• C++ 分配的内存（如 char*）需在 C++ 端提供释放函数，或在 C# 中用 Marshal.FreeHGlobal 释放。
• 避免内存泄漏：确保每块分配的内存都有明确的释放路径。

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四、常见问题排查

1. DllNotFoundException

   • 检查 DLL 路径是否在输出目录或系统路径（如 PATH 环境变量）中。
   • 使用 Dependency Walker 确认 C++ DLL 的依赖项是否完整。

2. EntryPointNotFoundException

   • 确保 C++ 函数名未被修饰（用 extern "C" 禁用名称修饰）。
   • 检查调用约定是否匹配。

3. 数据损坏

   • 结构体对齐问题：在 C# 中用 [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack=1)] 指定对齐方式。
   • 字符串编码：明确使用 LPStr（ANSI）或 LPWStr（Unicode）。

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五、总结

• 简单函数：优先用 P/Invoke，但需处理类型和调用约定。
• 复杂对象/类：使用 C++/CLI 包装器，简化调用并自动管理内存。
• 调试技巧：
  • 在 C++ 端添加日志，确认函数是否被正确调用。
  • 用 Marshal.PtrToStringAnsi 等工具检查内存数据。

通过合理选择方式，可以高效地在 C# 中复用 C++ 代码，平衡性能与开发效率。

注：内容由AI生成