如何从 C# 调用 Kotlin/Native 生成​​的本机 C 库中的函数？

Question

鉴于以下由 Kotlin/Native 生成​​的 C API：

#ifndef KONAN_bar_H
#define KONAN_bar_H
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif

typedef struct {
  /* Service functions. */
  void (*DisposeStablePointer)(bar_KNativePtr ptr);
  void (*DisposeString)(const char* string);
  bar_KBoolean (*IsInstance)(bar_KNativePtr ref, const bar_KType* type);

  /* User functions. */
  struct {
    struct {
      void (*foo)(const char* string);
    } root;
  } kotlin;
} bar_ExportedSymbols;
extern bar_ExportedSymbols* bar_symbols(void);
#ifdef __cplusplus
}  /* extern "C" */
#endif
#endif  /* KONAN_bar_H */

如何使用 P/Invoke 从 C# 访问本机函数 foo？

我一直在经历Marshal API，并尝试了几种不同的方法来编组本机对象（例如从extern 调用返回IntPtr 后的Marshal.PtrToStructure），但我知道我有一个根本的误解关于如何编组本机对象，当给定一个像上面这样的嵌套结构时，事情会变得更加复杂。

我一直在通过this guide 尝试学习如何编组复杂对象，但似乎没有涵盖这个特定的用例。

经过几个小时试图压缩我们的任何东西，这是我的应用程序的当前状态：

public class TestExtern
{
    [UnmanagedFunctionPointer( CallingConvention.StdCall )]
    public delegate void foo( string @string );

    [DllImport( "bar" )]
    private static extern BarSymbols bar_symbols();

    private void Start()
    {
        var barSymbols = bar_symbols();
        var kotlin = barSymbols.kotlin;
        var root = kotlin.root;
        var fooDelegate = Marshal.GetDelegateForFunctionPointer<foo>( root.instance );
        fooDelegate( "Testing" ); // Access Violation
    }

    [StructLayout( LayoutKind.Sequential )]
    public struct BarSymbols
    {
        public Kotlin kotlin;
    }

    [StructLayout( LayoutKind.Sequential )]
    public struct Kotlin
    {
        public Root root;
    }

    [StructLayout( LayoutKind.Sequential )]
    public struct Root
    {
        public IntPtr instance;
    }
}

提前致谢。

Answer 1

我建议使用 @konan.internal.CName("topLevelFunctionName") 注释将您的函数导出为顶级 C 函数，并像往常一样使用它，因此对于如下代码： @konan.internal.CName("topLevelFunctionVoidFromC") fun topLevelFunctionVoid(x1: Int): Int 将生成以下 C 代码： int topLevelFunctionVoid(int x1); 见https://github.com/JetBrains/kotlin-native/blob/master/backend.native/tests/produce_dynamic/simple。

Answer 2

首先，我不熟悉 Kotlin/Native，但是如果有任何方法可以指定它应该为 C 代码生成一个平面 API，那么你绝对应该使用它。就目前而言，生成的 API 太复杂了； bar_ExportedSymbols 结构只不过是一袋函数——它根本不需要定义为结构。

但是，继续使用我们的代码，您需要定义与本机函数指针相对应的委托。

public class NativeMethods
{
  [UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.Cdecl)]
  public delegate void DisposeStablePointer(IntPtr ptr);

  [UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.Cdecl)]
  public delegate void DisposeString([MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)] string str);

  // this assumes that bar_KBoolean is defined as an int
  [UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.Cdecl)]
  [return: MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]
  public delegate bool IsInstance(IntPtr pRef, IntPtr type);

  [UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.Cdecl)]
  public delegate void Foo([MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)] string str);

  [DllImport("KONAN_bar.dll", EntryPoint = "bar_symbols")]
  public static extern IntPtr BarSymbols();
}

接下来要做的是定义一个托管结构来保存函数委托。本机结构不必要地包含嵌套的root 和kotlin 结构，它们没有做任何有用的事情。此定义应该有效，除非存在特定于您的编译器/平台的结构填充问题，您必须自己解决。

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct ExportedSymbols
{
  public NativeMethods.DisposeStablePointer FuncPointerDispose;
  public NativeMethods.DisposeString FuncStringDispose;
  public NativeMethods.IsInstance FuncIsInstance;
  public NativeMethods.Foo FuncFoo;
}

一个简单的程序来测试对foo函数的访问：

class Program
{
  static void Main(string[] args)
  {
    IntPtr p = NativeMethods.BarSymbols();
    ExportedSymbols es = (ExportedSymbols)Marshal.PtrToStructure(p, typeof(ExportedSymbols));
    es.FuncFoo("Testing");
  }
}

由于这个结构只不过是一组函数指针，因此您可能会将其存储在某个静态变量中，该变量将持续应用程序的生命周期。如果这涉及具有已分配数据成员并且需要在某个时候释放的结构，您将存储指针p，以便您可以将其传递给将释放分配的内存的库函数。