Question

如何在Windows和Linux上进行跨平台P/Invoke

Answer 1

　　NET的程序是和Java一样的托管代码，在底层操作上，具有很大的局限性，像Java的JNI一样，.NET具有Platform Invoke（平台调用，通常叫P/Invoke）。本文中，Linux下的.NET托管代码运行在Mono CLR上。之所以做跨平台的P/Invoke，是因为考虑到有些客户在Win32/WinCE等系统中开发的.NET程序，需要换到Linux平台运行。嵌入式开发中，经常需要操作IO，.NET程序就通过P/Invoke来调用一些用比如c/c++一类语言开发的native代码完成IO操作。这时候针对windows编写的native代码，就不能不加修改的移植到Linux上，要完成这个移植工作就需要编写Linux下的native代码。但如何做到不修改.NET程序呢，下面就让笔者以实例讲述。
　　要保证.NET程序不加修改，不许重新编译，需要做到native代码具有一致的接口。比如我们有native.dll何libnative.so两个不同系统下的动态链接库，在.NET程序中，调用动态库中的getSum(int a,int b)函数，则需要在native.dll和libnative.so中都存在getSum(int a, int b)函数，而且导出的名字要一致，都是getSum。编译时要注意编译器对符号名称的修饰，vc编译器中，可以用Module-Defination File(.def)文件来规范到处的函数名称。
　　在.NET的代码中，透过DllImport引入外部函数时，指定的链接库模块不要加扩展名。比如native.dll，只要写native就好。windows中，会自动寻找native.dll，Linux下对应的是libnative.so。
　　以下是实例代码：
　　using System;
　　using System.Runtime.InteropServices;
　　namespace Managed
　　{
　　class Program
　　{
　　[DllImport("native")]
　　public static extern int getSum(int a, intb);
　　
　　static void Main(string[] args)
　　{
　　System.Console.WriteLine("Managed code out.");
　　System.Console.WriteLine("1+2=" + getSum(1, 2));
　　}
　　}
　　}
　　上边的代码演示了从外部动态链接库引入函数的方式，注意没有加扩展名。接下来在看看windows下的c代码是如何编写的：
　　/**
　　* native.h 头文件，声明函数原型
　　*/
　　#ifndef NATIVE_H
　　#define NATIVE_H
　　#ifdef __cplusplus
　　extern "C" {
　　#endif
　　int __stdcall getSum(const int a, const intb); // 原型
　　#ifdef __cplusplus
　　}
　　#endif
　　#endif
　　
　　/*
　　* native.cpp
　　* 2013-03-05 实现功能的代码
　　*/
　　#include "native.h"
　　#include <stdio.h>
　　
　　int __stdcall getSum(const int a, const intb)
　　{
　　printf("WindowsNative code.\n");
　　returna+b;
　　}
　　以上是具体的代码，另外需要模块定义文件（.def）来指定导出的函数表。如下：
　　LIBRARY "native"
　　
　　EXPORTS
　　getSum
　　在VC中，编译，以上代码，可以生成dll文件。用dumpbin工具可以看到导出的函数名为getSum。
　　Linux下的共享库（Shared Object，简称so)的实现比上边更简单，编译时gcc加上-shared参数即可，这方面网上很多。我直接采用了code block的IDE，建立shared library工程。编译时IDE就会把这些处理好。编写的代码如下：
　　#include <stdio.h>
　　
　　int getSum(int a, int b)
　　{
　　printf("Linux Natie code\n");
　　return a+b;
　　}
　　编译生成libnative.so。
　　我们在native的代码中插入了输出语句，用来显示调用了哪个库。将这些native.dll, libnative.so, 还有C#程序managed.exe拷贝到一个文件夹，在Windows上运行managed.exe结果如下：
　　
　　
　　可以看出，在Windows和Linux下的P/Invoke调用都很成功。差不多到这里就该结束了，但是还有一点需要提醒，不论哪个平台，如果提示找不到库的问题，请将库放在一个程序能够找到的地方。
　　以上只是简单的演示了P/Invoke，实际上更复杂的情况，我们可以在.NET程序中，判断当前运行的操作系统，然后采用LoadLibrary或者dlopen等，动态加载共享库，这样更灵活，不再有上边提到的“不加扩展名”，路径找不到的要求或者问题。感兴趣的读者可以自行了解这方面的内容。