SWIG系列：http://t.csdn.cn/cIAcr

文章目录

一、简介
二、全局函数、变量、常量
三、继承
四、传递指针、引用、数组与值
五、基本类型的指针与引用
六、基本类型的数组
七、基本类型的默认map规则
八、常用的typemap方法
九、代码插入
十、实践
- 10.1 如何映射Foo*&到ref Foo
- 10.2 映射Foo* array数组
- 10.3 如何将char**映射为string[]
- 10.4 如何映射C++的容器（vector\pair）
- 10.5 如何映射函数指针
十一、要点总结

一、简介

SWIG如何实现让C#方便的调用C++函数的？

其实原理并不负责，仍然使用C#的互操作技术P/Invoke实现，只不过SWIG对C++代码进行的包装，使开发者更易于调用。

生成C#代码时注意可选添加几个额外的命令行选项：

-dllimport ：指定P/Invoke时要调用的dll名称
-namespace ：设置C#的命名空间
-outfile ：将所有生成的C#代码放到一个cs文件中

二、全局函数、变量、常量

int a = 0;
void funA);
#define PI 3.14class Foo
{
public:
int * barint* items);
};

因C#里没有全局成员的概念，所以SWIG都把它们生产到了与%module同名的类里，且都是静态成员，可直接访问。

三、继承

class Foo
{
};class Bar : public Foo
{};

以上的c++代码SWIG可以完整的生成为C#代码，并且保留继承关系：

public class Foo
{
};pulic class Bar : Foo
{};

注意：因C#里没有多继承，所以如果C++里的代码是多继承的，则生成的C#代码只会继承第一个父类。

四、传递指针、引用、数组与值

class Foo
{
public:void spam1Foo* x);  // 传指针void spam2Foo& x);  // 传引用void spam3Foo x);   // 传值void spam4Foo x[]); // 传数组
};

由于SWIG认为一切皆是指针，所以上面的Foo* Foo& Foo Foo[]四种类型并没有什么区别，生成C#代理类后调用方式都一样：

var f = new Foo);
f.spam1f);
f.spam2f);
f.spam3f);
f.spam4f); //接收是数组，但是我们只传了一个值进去。不符合期望，后续要做处理。

同理，对于函数的返回值类型来说，以下也没有什么区别：

class Foo
{
public:Foo* spam1);Foo& spam2);Foo  spam3);
};

五、基本类型的指针与引用

如果未做特殊说明，这里的基本类型指的就是int、long、bool、char、float等这些类型，非自己定义的类。

class Foo
{
public:void addint* a, int* b, int* result) {*result = *a + *b;}
};

默认情况下指针和引用会被生成为以SWIGTYPE_开头的C#类型：

public void addSWIGTYPE_p_int a, SWIGTYPE_p_int b, SWIGTYPE_p_int result) 
{
}

对于这些不太友好的类型，需要编写.i文件进行映射，将其映射为C#的int类型：

%include <typemaps.i>%apply int *OUTPUT {int * result};
%apply int *INPUT {int *a,int *b};

生成如下易于调用到C#代码：

public void addint a, int b, out int result) 
{
}

同理，引用类型的处理也是类似，可以将其映射为c#的ref：

%include <typemaps.i>  //添加SWIG自带的库%apply bool& INOUT {bool&};

注：在上述过程中，我们并没有自己定义typemap。因为以上的操作SWIG已经帮我们实现了只是默认没有这么做而已，其实现的代码就是写在了<typemaps.i>库，我们只需要将其%apply一下。

六、基本类型的数组

C++里的int*即可以表示单个对象，也可以表示一个数组。这里演示如何将其映射为C#的数组。

class Foo
{
public:void copyint* source, int* target, int count){}
};

可以通过如下的定义将上述数组转为C#的数组：

%include <arrays_csharp.i>   // 添加SWIG自带的库
// apply一下
%apply int INPUT[] {int * source}
%apply int OUTPUT[] {int * target}

然后就生成了如下的C#代码：

public void copyint[] source, int[] target, int count) {
demoModulePINVOKE.Foo_copyswigCPtr, source, target, count);
}

调用起来非常之方便，我们观察下demoModulePINVOKE.Foo_copy方法的实现：

原来是通过Marshal将C#数组元素的首指针封送了过去。

七、基本类型的默认map规则

部分Ｃ++类型映射到Ｃ＃类型的规则如下：

更多默认规则，下载完SWIG之后，使用Everything软件搜索csharp.swg文件即可。

八、常用的typemap方法

是否还记得前几篇文章介绍typemap时的哪些in、out、freeargs方法？上图里的方法也属于同等范畴，只不过是特定于C#语言映射时使用，后续你将会频繁使用。

九、代码插入

指令：%pragmacsharp) method={ … my code …}。

常用method有：

imclassbase
imclasscode
imclassclassmodifiers
imclassimports
imclassinterfaces
modulebase
modulecode
moduleimports
… 等等
分别可以在不同的代理类的不同位置插入自己定义的代码。

如：

%pragmacsharp) imclasscode={ … my code …}`

就是在moduleInvoke.cs文件里插入代码。

十、实践

10.1 如何映射Foo*&到ref Foo

class Spam 
{public:void changeFooFoo*& f);
};

对于上述的C++代码，我们期望的调用方式为：

var s = new Spam);
var f = new Foo);
s.changeFooref f);

需要进行如下typemap定义，一步一步的映射过去：

// 告诉SWIG，C++的Foo*&就是C#的ref Foo
%typemapcstype) Foo*& "ref Foo";// 因为一切皆是指针，所以我们需要获取ref Foo的指针，供后续P/Invoke时传递。pre和post就是用来处理Foo与IntPtr的生成。
%typemapcsin,
pre="System.IntPtr temp_$csinput=Foo.getCPtr$csinput).Handle; System.IntPtr back_$csinput=temp_$csinput;",
post="iftemp_$csinput!=back_$csinput) $csinput=new Footemp_$csinput,false);") Foo*& "ref temp_$csinput";// 因为一切皆是指针，所以我们就把指针传过去，并加上ref关键字，因为值会被修改。
%typemapimtype) Foo*& "ref System.IntPtr";// ＆是指针，*是指针，*＆就是指针的指针，所以为void**
%typemapctype) Foo*& "void**";

其中cstype和csin具体指代如下图：

imtype指代如下：

ctype指代如下：

此时就可以正常调用了。

10.2 映射Foo* array数组

简单类型的数组上面已经介绍过了，那么如何映射复杂类型的数组呢？Foo*可以直接映射为C#的Foo[]吗?

考虑有如下的C++代码:

class Spam 
{
public:void setFooFoo* array,int count){}
};

在这里我们可以编写.i文件将Foo*映射为一个数组类，但无法直接映射为C#的数组。

%include "carrays.i" // 添加库%array_classFoo,FooArray);   // 定义一个数组类，其元素类型为Foo

然后我们就可以通过FooArray这个数组类，进行调用：

var s = new Spam);FooArray fooArray = new FooArray2);
forint i = 0; i < 2; i++)
{fooArray.setitemi, new Foo));
}
//.cast)返回的类型正好就是Foo，数组的第一个元素
s.setFoofooArray.cast), 2);

但是你仔细查看setitem的代码会发现：

 public void setitemint index, Foo value) {demoModulePINVOKE.FooArray_setitemswigCPtr, index, Foo.getCPtrvalue)); }

Foo.getCPtrvalue)是获取到了value对象的指针传到C++层，setitem并未持有value对象自身的引用。这就会导致一个问题，当你的应用程序面临很大的内存使用压力时，value对象完全有可能被GC掉，导致C++调用出现异常。

如何解决过早被GC的问题？

思路也很简单：让setitem所在的对象继续持有value对象的引用即可，当该对象被GC时，才会顺便GCvalue，而此时对C++调用也一定已经结束了。

所以我们对FooArray类做如下的扩展，添加了一个自定义方法SetItemAndHold：

%typemapcscode) FooArray %{	private List<object> _ref = new List<object>);	public void SetItemAndHoldint index,Foo value){_ref.Addvalue); //将其添加一个列表里，使其不被GCsetitemindex,value);}
%}

然后将原有对setitem的调用重新调用到SetItemAndHold上即可。

FooArray除了cast)之外另一个有用的方法就是frompointer)，它可以根据首元素读取一个数组：

//f是C++层返回的一个值，是数组的首个元素
FooArray array=FooArray.formpointerf);
// 后续对array操作，遍历

10.3 如何将char**映射为string[]

使用如下的规则即可：

CSHARP_ARRAYSchar *, string)%typemapimtype, inattributes="[System.Runtime.InteropServices.In, System.Runtime.InteropServices.MarshalAsSystem.Runtime.InteropServices.UnmanagedType.LPArray, SizeParamIndex=0, ArraySubType=System.Runtime.InteropServices.UnmanagedType.LPStr)]") char *INPUT[] "string[]";%apply char *INPUT[]  { char ** };

10.4 如何映射C++的容器（vector\pair）

class Spam 
{
public:void setFoostd::vector<Foo> foos){}
};

与数组的映射基本一样：

%include <std_vector.i>
%templateFooVector) std::vector<Foo>;

使用时：

 var s = new Spam);
FooVector vec = new FooVector);
vec.Addnew Foo));
s.setFoovec);

同数组类一样，setFoo也有内存过早被GC的问题，解决方式也是一样，不在赘述。

10.5 如何映射函数指针

记住一点：函数指针与普通对象指针没有什么不同。

typedef void*act));
class Spam 
{
public:void setActionact a){}
};

对于act的包装，我们可以编写以下规则：

%typemapcsin) void*)) "System.Runtime.InteropServices.Marshal.GetFunctionPointerForDelegate$csinput)";%typemapimtype,out="IntPtr") void*)) "System.IntPtr";// 将void*))映射为C#名为OperationFunction的委托
%typemapcstype) void*)) "OperationFunction";//定义一个名为OperationFunction的委托
%pragmacsharp) moduleimports=%{
public delegate void OperationFunction);
%}

然后就可以使用原生的C#方式调用：

var s = new Spam);
OperationFunction action = new OperationFunction) => { });
s.setActionaction);

十一、要点总结

理解一切皆是指针
避免在interface.i里写业务逻辑
注意SWIG指令顺序（大多%xxx在前，%include在后）
关注内存回收的节点，避免被过早GC

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