Как реализовать передачу строк в C++ dll, изменить ее и вернуть в .Net C# проект?

Question

[kot220487]

Есть проект на C#, к нему идёт dll на плюсах. Надо передать строку из C# в функцию либы, в которой ее изменить (дописать/удалить символ) и вернуть обратно. В сети собирал информацию на эту тему, решения не нашел. Тут нашел это toster.ru/q/58640, но это лишь передача строки из либы в C#.
Было бы замечательно, если ответом на мой вопрос будет пример кода, в котором, на стороне C# вызываем функцию либы с двум параметрами (строками), в С++ их соединяем, возвращаем в C# и выводим на экран.

Answer 1

[Sumor]

Для описания и вызова функций из обычных dll на c/c++ используется класс Marshal.
Можно выделить память, преобразовать строку, структуру в неуправляемую память и обратно.
В примере вызывается функция GetComputerName, которая заполняет выделенную в программе память, а затем результат преобразуется в string и выводится на консоль.

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // Выделение памяти из неуправляемой области
        // Получаем обычный указатель для использования в c/c++ функциях
        var pComputerName = Marshal.AllocHGlobal(256);
        // Вызываем описанную внешнюю функцию
        // Она будет работать непосредственно с памятью по указателю
        int size = 256;
        GetComputerName(pComputerName, ref size);
        // Переводим результат в управляемый вид
        var str = Marshal.PtrToStringUni(pComputerName);
        Console.WriteLine(str);
        // Обязательно освобождаем выделенную память
        Marshal.FreeHGlobal(pComputerName);
        Console.ReadLine();
    }

    [DllImport("kernel32.dll", CharSet = CharSet.Unicode)]
    public static extern void GetComputerName(IntPtr pComputerName, ref int size); 
}

Comments

[Александр Таратин]

Зачем так сложно?

[Sumor]

так сложно из-за того, что внешняя dll требует указатель на область памяти не только на чтение, но и на запись. При таком подходе явно видно с какой памятью работает внешняя dll.

[kot220487]

Теперь непонятно как вернуть IntPrt из dll. В примере toster.ru/q/58640 возвращалась строка. Думаю, нужно как-то передать указатель этой строки.

[Sumor]

Если под IntPtr понимается LPWSTR, то два варианта. Либо также применить к возвращаемому значению Marshal.PtrToStringUni и получишь строку, но гораздо проще сразу описать во внешней функции тип возвращаемого значения:
[DllImport("mydll.dll", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
[return: MarshalAs(UnmanagedType.LPWStr)]
public static extern string MyFunc();

[kot220487]

C#:
[DllImport(@"/../../../Debug/Project1.dll", CharSet = CharSet.Unicode, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl,
EntryPoint = "_TestString@8")]
[return: MarshalAs(UnmanagedType.LPWStr)]
public static extern void TestString(StringBuilder str1, StringBuilder str2);
...
var sb1 = new StringBuilder(4096);
var sb2 = new StringBuilder(4096);
var sbb = new StringBuilder(4096);

sb1.Append("Hello world");
sb2.Append(" world");

sbb = TestString(sb1, sb2);

C++:
extern "C" __declspec(dllexport)
char* __stdcall TestString(char* str1, char* str2)
{
char* str[4096];
strncat(str, str1, 4096);
strncat(str, str2, 4096);
return str;
}

Чтобы было понятно, чего хочу добиться, решил показать неработающий пример. В сишном коде хочу модифицировать строку перед возвращением (например, соединить). Сейчас он не компилится. Пробовал просто вернуть str1 (return str1). В этом случае падает на последней строке C#-кода: sbb = TestString(sb1, sb2);
Текст ошибки: A call to PInvoke function 'ProjectTestDll!ProjectTestDll.Form1::TestString' has unbalanced the stack. This is likely because the managed PInvoke signature does not match the unmanaged target signature. Check that the calling convention and parameters of the PInvoke signature match the target unmanaged signature.

Подскажите куда копать. Думаю, эту задачу можно разбить на несколько мелких вопросов. Ответ мне понравился. Наверное, его можно считать решением. Но я не могу сказать, что он меня удовлетворил и я нашел, что искал. Очень надеюсь на помощь.

[Sumor]

либо так:
public static extern string TestString(string str1, string str2);
либо так:
public static extern string TestString(IntPtr str1, IntPtr str2);

Дальше. В с++ программе ошибка. Так нельзя делать. У вас массив str объявлен локально. Поэтому после выполнения функции TestString он пропадёт. В debug это незаметно, то в release память очистится и будет исключение.
В идеале нужно память выделить в программе на C# через Marshal.AllocHGlobal, в программе на c++ писать в эту память, а потом, после использования результата освободить память через FreeHGlobal.

[kot220487]

Мне необходимо передавать строку (символы). Так как IntPrt - число, то не могу это использовать. Я правильно понял?
Если нужно выделять память в C# (через Marshal.AllocHGlobal) и использовать в C++, то должно быть так:
public static extern void TestString(string str1, string str2);
Иначе передать не получится (в release память очистится). Так?
string С# принять char* в C++? Т.е.:
void __stdcall TestString(char* str1, char* str2)
Можно, для получения результата, выделить третий параметр, а можно воспользоваться одним из имеющихся. Но как вернуть IntPrt имея char*? Или я совсем все не правильно понимаю?
char* - указатель на char. Подойдет ли он для IntPrt?

[Sumor]

Все не совсем так.
IntPtr не зря имеет такое название. По сути это либо число, либо указатель.
В контексте c++ переменная типа (char *) это указатель и она тождественна равна c# IntPtr. Другой вопрос как интерпретировать память на которую указывает этот указатель.
Если строка в c++ не меняется (тип const char *) то ей можно сопоставить c# string. Соответствующие преобразования выполнит компилятор.
Если же строка в c++ будет меняться, то тут нужно использовать работу с указателями и выделять память либо в с++ либо в c#.
Помимо этого нужно учитывать, что тип char в c++ означает однобайтовый символ, а char в c# это юникодный двух или четырехбайтовый символ. Поэтому нужны дополнительные атрибуты для преобразования Ansi-Unicode. При современном программировании, если нет особых указаний, нужно использовать юникодные символы. Им соответствует c++ wchar_t.

А теперь практика:
Тестовая функция прибавит к первой строке вторую. Максимальный размер первой строки (то есть размер выделенного буфера) указывается в третьем параметре.
C++:
extern "C" __declspec(dllexport)
void __stdcall TestString(wchar_t * str1, const wchar_t* str2, size_t str1len)
{
wcsncat(str1, str2, str1len);
return;
}

C# Пример немного усложнён для показа некоторых дополнительных возможностей по преобразованию строк.
[DllImport("kernel32.dll", CharSet = CharSet.Unicode)]
public static extern void TestString(IntPtr str1, string str2, IntPtr str1len);

string TestConcat(string str1, string str2)
{
// Выделяем буфер для склеивания строки во внешней функции
var pStr1 = Marshal.AllocHGlobal(4096);
// Формируем массив байт соответствующий строке str1
var data = Encoding.Unicode.GetBytes(str1);
Marshal.Copy(data, 0, pStr1, data.Length);
// Теперь у нас в памяти по указателю pStr1 выделено 4096 байт и записана строка str1

// Вызов внешней функции
TestString(pStr1, str2, new IntPtr(4096));

// Теперь декодируем полученный результат.
var result = Marshal.PtrToStringUni(pStr1);
// Обязательно освобождаем выделенную память
Marshal.FreeHGlobal(pStr1);

return result;
}

[malerix]

Может, ему проще будет реализовать 2 функции в С++?

wchar_t* doSomething(wchar_t* src1, wchar_t* src2){
    //...
    wchar_t* result = new wchar_t[n];
   //...
    return result;
}
void deleteString(wchar_t* s) {
   delete[] s;
}

и затем вызывать их в C#

//....
IntPtr pResult = doSomething(str1, str2);
var result = Marshal.PtrToStringUni(pResult);
deleteString(pResult);
//....

В таком случае не нужно заранее (в C#) выделять память.
Или такой фокус не получится?

[Sumor]

Так тоже можно. Я просто пытался показать как работать из c# c неуправляемой памятью и строками.