如何使用C#调用C++类虚函数（即动态内存调用）

  本文讲解如何使用C#调用只有.h头文件的c++类的虚函数（非实例函数，因为非虚函数不存在于虚函数表，无法通过类对象偏移计算地址，除非用export导出，而gcc默认是全部导出实例函数，这也是为什么msvc需要.lib，如果你不清楚但希望了解，可以选择找我摆龙门阵），并以COM组件的c#直接调用（不需要引用生成introp.dll）举例。

  我们都知道，C#支持调用非托管函数，使用P/Inovke即可方便实现，例如下面的代码

[DllImport("msvcrt", EntryPoint = "memcpy", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
public static extern void memcpy(IntPtr dest, IntPtr src, int count);

不过使用DllImport只能调用某个DLL中标记为导出的函数，我们可以使用一些工具查看函数导出，如下图

一般会导出的函数，都是c语言格式的。

  C++类因为有多态，所以内存中维护了一个虚函数表，如果我们知道了某个C++类的内存地址，也有它的头文件，那么我们就能自己算出想要调用的某个函数的内存地址从而直接call，下面是一个简单示例

#include <iostream>

class A_A_A {
public:
	virtual void hello() {
		std::cout << "hello from A\n";
	};
};

//typedef void (*HelloMethod)(void*);

int main()
{
	A_A_A* a = new A_A_A();
	a->hello();

	//HelloMethod helloMthd = *(HelloMethod *)*(void**)a;

	//helloMthd(a);
	(*(void(**)(void*))*(void**)a)(a);

	int c;
	std::cin >> c;
}

（上文中将第23行注释掉，然后将其他注释行打开也是一样的效果，可能更便于阅读）

从代码中大家很容易看出，c++的类的内存结构是一个虚函数表二级指针（数组，多重继承时可能有多个），每个虚函数表又是一个函数二级指针（数组，多少个虚函数就有多少个指针）。上文中我们假使只知道a是一个类对象，它的第一个虚函数是void (*) (void)类型的，那么我们可以直接call它的函数。

  接下来开始骚操作，我们尝试用c#来调用一个c++的虚函数，首先写一个c++的dll，并且我们提供一个c格式的导出函数用于提供一个new出的对象（毕竟c++的new操作符很复杂，而且实际中我们经常是可以拿到这个new出来的对象，后面的com组件调用部分我会详细说明），像下面这样

dll.h

class DummyClass {
private:
	virtual void sayHello();
};

dll.cpp

#include "dll.h"
#include <stdio.h>

void DummyClass::sayHello() {
	printf("Hello World\n");
}

extern "C" __declspec(dllexport) DummyClass* __stdcall newObj() {
	return new DummyClass();
}

我们编译出的dll长这样

让我们编写使用C#来调用sayHello

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        [DllImport("Dll1", EntryPoint = "newObj")]
        static extern IntPtr CreateObject();

        [UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.ThisCall)]
        delegate void voidMethod1(IntPtr thisPtr);

        static void Main(string[] args)
        {
            IntPtr dummyClass = CreateObject();
            IntPtr vfptr = Marshal.ReadIntPtr(dummyClass);
            IntPtr funcPtr = Marshal.ReadIntPtr(vfptr);
            voidMethod1 voidMethod = (voidMethod1)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(funcPtr, typeof(voidMethod1));
            voidMethod(dummyClass);

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

（因为调用的是c++的函数，所以this指针是第一个参数，当然，不同调用约定时它入栈方式和顺序不一样）

下面有一种另外的写法

using System;
using System.Reflection;
using System.Reflection.Emit;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApp2
{
    class Program
    {
        [DllImport("Dll1", EntryPoint = "newObj")]
        static extern IntPtr CreateObject();

        //[UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.ThisCall)]
        //delegate void voidMethod1(IntPtr thisPtr);

        static void Main(string[] args)
        {
            IntPtr dummyClass = CreateObject();
            IntPtr vfptr = Marshal.ReadIntPtr(dummyClass);
            IntPtr funcPtr = Marshal.ReadIntPtr(vfptr);
            /*voidMethod1 voidMethod = (voidMethod1)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(funcPtr, typeof(voidMethod1));
            voidMethod(dummyClass);*/

            AssemblyName MyAssemblyName = new AssemblyName();
            MyAssemblyName.Name = "DummyAssembly";
            AssemblyBuilder MyAssemblyBuilder = AppDomain.CurrentDomain.DefineDynamicAssembly(MyAssemblyName, AssemblyBuilderAccess.Run);
            ModuleBuilder MyModuleBuilder = MyAssemblyBuilder.DefineDynamicModule("DummyModule");
            MethodBuilder MyMethodBuilder = MyModuleBuilder.DefineGlobalMethod("DummyFunc", MethodAttributes.Public | MethodAttributes.Static, typeof(void), new Type[] { typeof(int) });
            ILGenerator IL = MyMethodBuilder.GetILGenerator();

            IL.Emit(OpCodes.Ldarg, 0);
            IL.Emit(OpCodes.Ldc_I4, funcPtr.ToInt32());

            IL.EmitCalli(OpCodes.Calli, CallingConvention.ThisCall, typeof(void), new Type[] { typeof(int) });
            IL.Emit(OpCodes.Ret);

            MyModuleBuilder.CreateGlobalFunctions();

            MethodInfo MyMethodInfo = MyModuleBuilder.GetMethod("DummyFunc");

            MyMethodInfo.Invoke(null, new object[] { dummyClass.ToInt32() });

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

上文中的方法虽然复杂了一点，但……就是没什么用。不用怀疑！

文章写到这里，可能有童鞋就要发问了。你说这么多，tmd到底有啥用？那接下来，我举一个栗子，activex组件的直接调用！

以前，我们调用activex组件需要做很多复杂的事情，首先需要使用命令行调用regsvr32将dll注册到系统，然后回到vs去引用com组件是吧

  仔细想想，需要吗？并不需要，因为两个原因：

• COM组件规定DLL需要给出一个DllGetClassObject函数，它就可以为我们在DLL内部new一个所需对象
• COM组件返回的对象其实就是一个只有虚函数的C++类对象（COM组件规定属性和事件用getter/setter方式实现）
• COM组件其实不需要用户手动注册，执行regsvr32会操作注册表，而且32位/64位会混淆，其实regsvr32只是调用了DLL导出函数DllRegisterServer，而这个函数的实现一般只是把自己注册到注册表中，这一步可有可无（特别是对于我们已经知道某个activex的dll存在路径且它能提供的服务时，如果你非要注册，使用p/invoke调用该dll的DllRegisterServer函数是一样的效果）

因此，假如我们有一个activex控件（例如vlc），我们希望把它嵌入我们程序中，我们先看看常规的做法（本文没有讨论带窗体的vlc，因为窗体这块儿又复杂一些），直接贴图：

看起来很简单，但当我们需要打包给客户使用时就很麻烦，涉及到嵌入vlc的安装程序。而当我们会动态内存调用之后，就可以不注册而使用vlc的功能，我先贴出代码：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApp3
{
    class Program
    {
        [DllImport("kernel32")]
        static extern IntPtr LoadLibraryEx(string path, IntPtr hFile, int dwFlags);
        [DllImport("kernel32")]
        static extern IntPtr GetProcAddress(IntPtr dll, string func);

        delegate int DllGetClassObject(Guid clsid, Guid iid, ref IntPtr ppv);

        delegate int CreateInstance(IntPtr _thisPtr, IntPtr unkown, Guid iid, ref IntPtr ppv);

        delegate int getVersionInfo(IntPtr _thisPtr, [MarshalAs(UnmanagedType.BStr)] out string bstr);

        static void Main(string[] args)
        {
            IntPtr dll = LoadLibraryEx(@"D:\Program Files\VideoLAN\VLC\axvlc.dll", default, 8);
            IntPtr func = GetProcAddress(dll, "DllGetClassObject");
            DllGetClassObject dllGetClassObject = (DllGetClassObject)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(func, typeof(DllGetClassObject));

            Guid vlc = new Guid("2d719729-5333-406c-bf12-8de787fd65e3");
            Guid clsid = new Guid("9be31822-fdad-461b-ad51-be1d1c159921");
            Guid iidClassFactory = new Guid("00000001-0000-0000-c000-000000000046");
            IntPtr objClassFactory = default;
            dllGetClassObject(clsid, iidClassFactory, ref objClassFactory);
            CreateInstance createInstance = (CreateInstance)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(Marshal.ReadIntPtr(Marshal.ReadIntPtr(objClassFactory) + IntPtr.Size * 3), typeof(CreateInstance));
            IntPtr obj = default;
            createInstance(objClassFactory, default, vlc, ref obj);
            getVersionInfo getVersion = (getVersionInfo)Marshal.GetDelegateForFunctionPointer(Marshal.ReadIntPtr(Marshal.ReadIntPtr(obj) + IntPtr.Size * 18), typeof(getVersionInfo));
            string versionInfo;
            getVersion(obj, out versionInfo);

            Console.ReadKey();
        }
    }
}

  上文中的代码有几处可能大家不容易懂，特别是指针偏移量的运算，这里面有比较复杂的地方，文章篇幅有限，下来咱们细细研究。

  从11年下半年开始学习编程到现在已经很久了，有时候会觉得没什么奔头。其实人生，无外乎两件事，爱情和青春，我希望大家能有抓住的，就不要放手。两年前，我为了要和一个女孩子多说几句话，给人家讲COM组件，其实我连c++有虚函数表都不知道，时至今日，我已经失去了她。今后怕是一直会任由灵魂游荡，半梦半醒，即是人生。