如何将 C# 对象引用传入和传出 C++答案

【问题标题】：How to pass C# object references to and from C++如何将 C# 对象引用传入和传出 C++
【发布时间】：2015-11-13 07:39:22
【问题描述】：

有没有办法通过本机互操作将 C# 对象引用（类类型，而不是结构）传入和传出 C++？

这是我的用例：

我正在尝试用 C# 编写游戏引擎，但想使用本机 (C++) 物理库。物理库维护自己的所有物理体的内部状态，并让用户将少量数据（指针）与每个体关联。在物理模拟滴答之后，库提供所有移动的物理实体的列表。我想遍历这个列表并将所有更改传递给相应的 C# 对象。

问题是：将 C# 中的对象与 C++ 中相应的物理实体关联的最佳方法是什么？

我能想到几种方法：

为每个物理体指定某种 ID，将 ID 与 C++ 中的物理体相关联，并在 C# 中维护 ID 到相应对象的映射。这对我来说似乎是不必要的间接，即使使用优化的映射机制。
利用将 C# 委托（可以隐式引用 C# 对象实例）编组为 C++ 函数指针的能力。这可能是最好的方法；我不知道 C# 如何实现委托以及这会带来什么类型的开销。
找到其他方法来引用 C++ 中的 C# 对象并将该引用与每个本机物理体相关联。

有没有我不知道的选项 3 之类的机制？ C++/CLI 不是一个选项，因为我想支持没有它的平台。

【问题讨论】：

如果没有 C++/CLI 选项，P/Invoke 是接下来要考虑的事情。尽管通过 P/invoke 引用 c# 对象实际上是不可能的，并且委托也可能很难或不可能。但也许你可以从中得到一些东西。
是的，P/Invoke 就是我说“本机互操作”时的意思；我没有意识到它有一个名字。使用 P/Invoke 将 C# 委托作为函数指针传递给 C++ 是完全可行的，我只是不知道它有什么样的开销。 msdn.microsoft.com/en-us/library/367eeye0.aspx
找到另一个答案，描述了代表的一些（感知的）性能特征。 stackoverflow.com/a/2082975 也许使用它们是实现这一点的最佳方式。在 C++ 中迭代更改的主体列表时，只需为每个主体调用一个对应的委托，即可将新数据导入 C#-land。
Pinvoke 走错了路，有助于从 C# 调用本机代码，但反之则不行。让本机 C++ 了解外部类型系统以跨平台的方式看起来是什么样子是不可能的。微软在 COM 和 C++/CX 方面做得很好，但 *nix 的人不会与它有任何关系。不是在那里发明的。
C++ 代码实际上并不需要了解 C# 类型系统的任何信息；在这种情况下，它可以返回到 C# 的不透明指针将完成这项工作。只是说“嘿，你知道你告诉我的那件事吗？”我想它只是因为垃圾收集和重定位而不可用。

【解决方案1】：

映射唯一标识符将允许您将托管代码与非托管代码隔离开来。如果非托管方不对您的托管对象做任何事情可能会更好，因为您确实无法控制对象的大部分生命周期。
可以将委托作为函数指针。您需要做的就是定义您的委托类型并创建一个实例。然后您可以使用Marshal.GetFunctionPointerForDelegate 获取要传递给非托管端的地址。唯一需要注意的是，您必须确保回调使用的是__stdcall。
可能可以直接访问类成员和函数，但如果没有 C++/CLI 包装器，您就是在玩火。
在 C# 端分配一块内存并将其传递给 C++。在托管端的类中，使用属性以适当的偏移量访问此内存。
制作对象COM visible。

另外，请记住，AccessViolationExceptions 通常无法在 .NET 中捕获。

【讨论】：

#4 很有趣。我曾考虑为每个对象分配一块内存，但很快就拒绝了这个想法，因为没有办法为每个对象设置一个“固定”语句。但是，如果它们都共享一块内存，那么...
通过分配一个块，我在想一些类似于Marshal.AllocCoTaskMem 或Marshal.AllocHGlobal 的东西。
哇，我不知道这些方法存在。谢谢！我可以在我的代码中想到其他几个有用的地方。但现在想想，即使它们不可用，我自己也可以轻松实现 AllocHGlobal 和 FreeHGlobal。
如果你真的很有野心，你也可以通过 p/Invoke 使用任何 WinAPI Memory Management Functions。

【解决方案2】：

我建议使用专为此类情况设计的工具，即System.Runtime.InteropServices.GCHandle。

用法

在：

输出：

当不再从 C++ 端引用 CLR 对象时（因为 C++ 对象已被破坏或因为您将用户数据指针重置为例如 IntPtr.Zero），请通过调用 GCHandle.Free 释放 GCHandle。

您应该分配什么类型的GCHandle 取决于您是否希望GCHandle 使对象保持活动状态（GCHandleType.Normal）或不（GCHandleType.Weak）。

【讨论】：

在委托的情况下，我可以从 C++ 调用委托并在 C# 端使用 this 来获取对象引用。但这无关紧要。在这种情况下，有一个对象引用的重点是我可以在它上面调用一个方法。如果我可以直接调用该方法，它就可以完成工作。
我不知道 GCHandle 的东西。我会调查那些。谢谢！
GCHandle 似乎正是我想要的。如果您摆脱了答案的委托部分，我会接受这个答案。
@JoBates 完成。我不确定删除那部分是否会改善我的答案，但因为我是一个贪婪的混蛋...... :)
抱歉有条件录取。我已经有了使用我知道可行的委托的方法；真正的问题是“还有更直接的替代方案吗？”而 GCHandle 就完美地回答了这个问题。