将二维数组从 C++ 传递到 Java 并返回到 C++

Question

如何将二维数组从 C++ 传递到 Java 并使用 JNI 返回到 C++？

Sample2.java

public static int[][] intArrayMethod(int[][] n){
    for (int i = 0; i < 10; i++){
        for (int j = 0; j < 10; j++){
            n[i][j] = 2;
        }
    }
    return n;
}

CppSample.cpp

int main(){
    JavaVMOption options[1];
    JNIEnv *env;
    JavaVM *jvm;
    JavaVMInitArgs vm_args;
    long status;
    jclass cls;
    jmethodID mid;

    options[0].optionString = "-Djava.class.path=.";
    memset(&vm_args, 0, sizeof(vm_args));
    vm_args.version = JNI_VERSION_1_2;
    vm_args.nOptions = 1;
    vm_args.options = options;
    status = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void**)&env, &vm_args);

    jint cells[10][10]; // my 2d array
    for (int i = 0; i < 10; i++){
        for (int j = 0; j < 10; j++){
            cells[i][j] = 1;
        }
    }

    if (status != JNI_ERR){
        cls = env->FindClass("Sample2");
        if (cls != 0){
            mid = env->GetStaticMethodID(cls, "intArrayMethod", "(I)I");
            if (mid != 0){
                cells = env->CallStaticIntMethod(cls, mid, cells);
                for (int i = 0; i < 10; i++){
                    for (int j = 0; j < 10; j++){
                        printf("%d", cells[i][j]);
                    }
                }
            }
        }
        jvm->DestroyJavaVM();
        return 0;
    }
    else{
        return 1;
    }
}

我不确定在 c++ 和 java 之间传递二维数组的正确方法是什么。

希望您能指导我，谢谢！

Answer 1

这并不困难，而是乏味。一般的问题是Java中的数组与C++中的数组完全不同，并且（在某种程度上）更类似于不可调整大小的向量。无法将 C++ 数组直接传递给 Java¹，因为 Java 不知道如何处理它。所以我们需要转换函数，例如：

将二维数组从 C++ 转换为 Java

// The template bit here is just to pick the array dimensions from the array
// itself; you could also pass in a pointer and the dimensions. 
template<std::size_t OuterDim, std::size_t InnerDim>
jobjectArray to_java(JNIEnv *env, int (&arr)[OuterDim][InnerDim]) {
  // We allocate the int array first
  jintArray    inner = env->NewIntArray   (InnerDim);
  // to have an easy way to get its class when building the outer array
  jobjectArray outer = env->NewObjectArray(OuterDim, env->GetObjectClass(inner), 0);

  // Buffer to bring the integers in a format that JNI understands (jint
  // instead of int). This step is unnecessary if jint is just a typedef for
  // int, but on OP's platform this appears to not be the case.
  std::vector<jint> buffer;

  for(std::size_t i = 0; i < OuterDim; ++i) {
    // Put the data into the buffer, converting them to jint in the process
    buffer.assign(arr[i], arr[i] + InnerDim);

    // then fill that array with data from the input
    env->SetIntArrayRegion(inner, 0, InnerDim, &buffer[0]);
    // and put it into the outer array
    env->SetObjectArrayElement(outer, i, inner);

    if(i + 1 != OuterDim) {
      // if required, allocate a new inner array for the next iteration.
      inner = env->NewIntArray(InnerDim);
    }
  }

  return outer;
}

从 Java 到 C++

// Note that this function does not return an array but a vector of vectors
// because 2-dimensional Java arrays need not be rectangular and have
// dynamic size. It is not generally practical to map them to C++ arrays.
std::vector<std::vector<int> > from_java(JNIEnv *env, jobjectArray arr) {
  // always on the lookout for null pointers. Everything we get from Java
  // can be null.
  jsize OuterDim = arr ? env->GetArrayLength(arr) : 0;
  std::vector<std::vector<int> > result(OuterDim);

  for(jsize i = 0; i < OuterDim; ++i) {
    jintArray inner = static_cast<jintArray>(env->GetObjectArrayElement(arr, i));

    // again: null pointer check
    if(inner) {
      // Get the inner array length here. It needn't be the same for all
      // inner arrays.
      jsize InnerDim = env->GetArrayLength(inner);
      result[i].resize(InnerDim);

      jint *data = env->GetIntArrayElements(inner, 0);
      std::copy(data, data + InnerDim, result[i].begin());
      env->ReleaseIntArrayElements(inner, data, 0);
    }
  }

  return result;
}

如您所见，它们非常简单；真的只需要知道要调用哪些 JNI 函数（或者，实际上，在哪里可以找到 the documentation）。

调用 Java 函数

至于调用 Java 函数，你几乎是对的。有两件事需要改变：

mid = env->GetStaticMethodID(cls, "intArrayMethod", "(I)I");

如果 intArrayMethod 是 int intArrayMethod(int) 将有效。事实上，你需要

mid = env->GetStaticMethodID(cls, "intArrayMethod", "([[I)[[I");

在这些签名字符串中，I 代表int，[I 代表int[]，[[I 代表int[][]。一般来说，[type 代表type[]。

这里：

cells = env->CallStaticIntMethod(cls, mid, cells);

两件事：

1. 正如一开始提到的，cells 不能按原样传递，因为 Java 不明白它是什么；需要先转换成Java数组（比如上面的转换函数），然后
2. intArrayMethod 不是 IntMethod；它不返回int，而是返回一个复杂的数据类型。正确的调用必须使用 CallStaticObjectMethod 并将 jobject 转换为实际有用的 JNI 类型。

正确的做法是：

jobjectArray java_cells = static_cast<jobjectArray>(env->CallStaticObjectMethod(cls, mid, to_java(env, cells)));

这为您提供了一个jobjectArray，您可以使用其他转换函数将其转换为向量的 C++ 向量：

std::vector<std::vector<int> > cpp_cells = from_java(env, java_cells);

这可以像任何向量一样使用。

我可以提到一些样式问题（例如在 Java 代码中依赖数组始终为 10x10，或者在有更好（阅读：类型安全）C++ 替代方案的地方使用或 C 函数——我在看着你, printf)，但它们似乎不会在此特定程序中引发问题。

¹ 除了通过指针将其传递回本机代码