C++通过Callback向C#传递数据

现在比较流行C#与C++融合：C#做GUI，开发效率高，C++做运算，运行效率高，二者兼得。

但是C++与C#必然存在数据交互，C#与C++dll的数据交互从来都是一个让人头疼的问题。

从调用方式看也有两种情况：

1、C#调用C++函数

这种情况用的比较多，数据流向可以是C#流向C++，通过参数将数据传递给C++（如：SetData(double[] data)）；也可以是C++流向C#（如：GetData(double[] data)）。

2、C++ Callback

这种情况是C++中通过Callback的方式调用C#代码，类似于C++做过一些处理后向C#发送事件，事件可以携带数据（如处理后的数据）。则C++中定义函数指针的方式是：

typedef  void(*Render)(double* data, BOOL* color);

C#作为委托，定义的函数被C++ callback：

public delegate void RenderCallback([MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, SizeConst =23)]double[] data, [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, SizeConst = 23)]int[] colors);

千万注意，delegate中的double[]数组一定要加上MarshalAs标记，标记为传递数组，而且必须指定传递的数量，如果不标记数量，则每次只传递一个数值，这个问题折磨我很久才搞定！

其他注意事项：

1、如何在C#中保持C++的函数指针

回调函数的另一个注意事项是向C++ dll传递回调函数指针的问题

假设有个函数向C++dll传递指针：

public delegate void EKFRenderCallback(string data, string colors);

public class EKFLib
{
    [DllImport("EKFLib.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl, CharSet = CharSet.Ansi)]
    public static extern void SetRenderCallback(EKFRenderCallback render);

　　

C#中如下传递被回调的函数：

public void RenderCallback(string data, string color)
{
    // rendering
}

private void Window_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    EKFLib.SetRenderCallback(RenderCallback);
    EKFLib.Init();
}

　　

这虽然没什么问题，但是通过SetRenderCallback()传入到C++的指针不受托管代码管理，在C#中认为此指针对象未被任何代码引用，GC做垃圾回收时，将会把C#本地的空指针回收，导致C++无法执行回调，出现“CallbackOnCollectedDelegate”错误：

对“MotionCapture!MotionCapture.EKFRenderCallback::Invoke”类型的已垃圾回收委托进行了回调。这可能会导致应用程序崩溃、损坏和数据丢失。向非托管代码传递委托时，托管应用程序必须让这些委托保持活动状态，直到确信不会再次调用它们。

微软官网的例子是控制GC回收机制，这是个比较笨拙的方法，更加理所当然的方法是把委托定义成一个属性，指向一个new出来的callback，然后再把这个callback传递进C++dll中，这样，在C#端有对象引用，保证了GC不会回收此callback：

public void RenderCallback(string data, string color)
{
    // rendering
}

private EKFRenderCallback render;
private void Window_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
{
    render = new EKFRenderCallback(RenderCallback);
    EKFLib.SetRenderCallback(render);
    EKFLib.Init();
}

2、__stdcall与_cdecl传递数据

最近一个项目是通过C++ 的 dll做高速运算，然后把结果数据通过Callback的方式回调给C#（界面部分），结果总是在C#中接到回调事件后就直接挂掉（程序直接在毫无提示的情况下退出，没有任何调试信息或者提示）。

导致问题的原因是，默认情况下，C++中如下定义的函数指针，默认是以_cdecl方式调用的：

typedef  void(*Render)(double* data, BOOL* color);

这种情况下，参数堆栈是由调用者（C++一侧）维护的，在C++调用此回调函数后，会把参数弹出堆栈而释放，导致C#读取数据时出现莫名其妙的错误。

以上是回调函数传递数组可能出现的情况，而如下所示，只传递一个参数的情况，甚至会在C#方莫名其妙的卡死：

typedef void (*CalibrationProgressCallback)(double percent);

改为__stdcall的方式即可解决问题，申明如下：

typedef  void(__stdcall *Render)(double* data, BOOL* color);

以下来自网络的一段_cdecl和__stdcall的解释，必须牢记：

1. __cdecl

即所谓的C调用规则，按从右至左的顺序压参数入栈，由调用者把参数弹出栈。切记：对于传送参数的内存栈是由调用者来维护的。返回值在EAX中。因此，对于象printf这样变参数的函数必须用这种规则。编译器在编译的时候对这种调用规则的函数生成修饰名的饿时候，仅在输出函数名前加上一个下划线前缀，格式为_functionname。
2. __stdcall

按从右至左的顺序压参数入栈，由被调用者把参数弹出栈。_stdcall是Pascal程序的缺省调用方式，通常用于Win32 Api中，切记：函数自己在退出时清空堆栈，返回值在EAX中。　　__stdcall调用约定在输出函数名前加上一个下划线前缀，后面加上一个“@”符号和其参数的字节数，格式为_functionname@number。如函数int func(int a, double b)的修饰名是_func@12

所以，从C++ dll中回调函数给C#传递数据，必须由C#函数在使用完数据后（退出函数时）自己清空堆栈！所C++中的回调函数指针应该如下定义：

typedef void (_stdcall *CalibrationProgressCallback)(double percent);

总结：

C++通过callback向C#传递数据必须注意以下几点：

1、C++中的回调函数必须用_stdcall标记，使用stdcall方式回调；

2、如果是数组，必须用 [MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, SizeConst = 23)]标记参数，指定为数组且标记数组长度；

3、C#方必须申明一个变量，用来指向C++的回调指针函数，避免被C#回收掉。

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