C# 调用C++ CLR dll类库时，实现从 string 到 sbyte* 的转换

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问题描述

今天在做项目的时候碰到一个问题，就是用C++编写CLR类库dll的时候，C++的函数参数列表中包含一个char*的输出型参数，然而在C#调用该dll时候，会自动将函数的中的char*参数“翻译”为sbyte*，使用了各种方法都不能调用函数，主要是不能合适的转换为sbyte*。

简单示例

举个简单的例子，比如我有一个CLR的类库为MyDll.dll, 其中头文件为Mydll.h，简单的只有一个函数，其中我想要为char*的作为输出参数, 代码如下

 1 // MyDll.h
 2 
 3 #pragma once
 4 #include <cstdio>
 5 #include <cstring>
 6 using namespace System;
 7 
 8 namespace MyDll {
 9 
10     public ref class MyClass
11     {
12         // TODO:  在此处添加此类的方法。
13     public:
14         MyClass()
15         {}
16     public:
17         static bool TestFunc(char* outPutStr, int *p)
18         {
19             *p = 10;
20             char* s = "Hello world";
21             strcpy_s(outPutStr, 32, s);
22             return true;
23         }
24     };
25 }

源文件内容MyDll.cpp为空。【生成解决方案】后，得到MyDll.dll库。

1 // 这是主 DLL 文件, MyDll.cpp
2 
3 #include "stdafx.h"
4 
5 #include "MyDll.h"

然后新建一个C# WPF项目，右键【引用】->【添加引用...】->左侧Tab【浏览】->右下角【浏览...】选择刚才生成的 MyDll.dll 文件后，点击【确定】。这样我们就可以在WPF项目中调用 TestFunc 函数了。

我们在 WPF 的 MainWidnow 中随便加入一个 Button，然后在 Button 的 Click 事件中尝试调用 TestFunc 函数，Mainwindow 的 cs 文件如下：

 1 using System;
 2 using System.Collections.Generic;
 3 using System.Linq;
 4 using System.Text;
 5 using System.Threading.Tasks;
 6 using System.Windows;
 7 using System.Windows.Controls;
 8 using System.Windows.Data;
 9 using System.Windows.Documents;
10 using System.Windows.Input;
11 using System.Windows.Media;
12 using System.Windows.Media.Imaging;
13 using System.Windows.Navigation;
14 using System.Windows.Shapes;
15 using System.Runtime.InteropServices;
16 
17 namespace MyWPF
18 {
19     /// <summary>
20     /// MainWindow.xaml 的交互逻辑
21     /// </summary>
22     public partial class MainWindow : Window
23     {
24         public MainWindow()
25         {
26             InitializeComponent();
27         }
28 
29         private void Button_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
30         {
31             unsafe
32             {
33                 string str = new string('A', 32);
34                 IntPtr intPtrStr = (IntPtr)Marshal.StringToHGlobalAnsi(str);
35                 sbyte* sbyteStr = (sbyte*)intPtrStr;
36 
37                 int p = 0;
38                 MyDll.MyClass.TestFunc(sbyteStr, &p);
39 
40                 String tmp = new String(sbyteStr);
41                 MessageBox.Show(tmp);
42                 MessageBox.Show(p.ToString());
43             }
44         }
45     }
46 }

注意引入第 15 行的命名空间, 同时【项目】->【属性】->【生成】->勾选【允许不安全代码】。主要转换的部分出现在 33-35 行，首先建立一个普通的 string 变量，然后新建一个指针，指向该 string的内容，再讲该指针强制类型转化为sbyte*， 从而实现从 char* 中获取内容。

问题讨论

问题1: 为什么 C# 会将 C++ 中的 char* 转换为 sbyte* 呢？

这是因为 C++ 中的 char 占用一个字节，而 C#中 char 占用两个字节，所以不能讲 char* 直接转换为 C# 中的 char*，而 sbyte 是有符号单字节，取值区间 [-128, 127]，所以 C# 将 char* 转换成 sbyte* 是合理的。

问题2：CLR 的 dll 和普通的 dll (Native dll) 有什么区别呢？

CLR 有点类似于 java 的 “虚拟机” ，提供运行环境，负责检查内存管理、安全、异常等比较容易出错的问题，提高程序的安全性和健壮性，是 .NET Framework 的主要引擎。在 CLR 监视下的代码称为 “托管代码 (managed)”, 而其他的不在其监管下的代码称为 “非托管代码 (unmanaged)”。在 CLR 环境下生成的代码是中间代码，有点类似于 java 的字节码。所以通过 CLR Dll 生成的 dll 类库是中间代码，普通的 dll 则是直接是本机化的二进制文件，通过 CLR DLL 生成的 dll 是程序集 (Assembly)，可以在直接在C#工程中【添加引用】就可以直接调用，从前面的例子也可以看出来，不需要任何的 DllImport 之类的包含与结构体重定义，函数指针定义等等复杂的操作，使得调用更加简单。