聊一聊 C# NativeAOT 多平台下的函数导出

一：背景

1. 讲故事

昨晚训练营里有一位朋友提到一个问题，说 C# AOT程序能否编译为一个dll，供其他语言调用，其实这个是完全没有问题的，也确实我的的文章体系中没有涉及到这块，那今天就补充完整吧。

二：NativeAOT 函数导出

1. 简单的案例

在 C 中我相信很多人都知道用 dllexport 进行函数导出，如下所示：

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extern "C"
{
	_declspec(dllexport) void ComplexCalculation();
}

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在 C# 中其实也差不多，用 UnmanagedCallersOnly 特性替代即可，接下来创建一个 C# 的类库，参考代码如下：

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internal class ExportMethods
{
    [UnmanagedCallersOnly(EntryPoint = "ComplexCalculation")]
    public static int ComplexCalculation(int a, int b, IntPtr stringInput)
    {
        try
        {
            // 1. 处理字符串参数(从非托管代码传入的 char*)
            string? inputStr = Marshal.PtrToStringAnsi(stringInput);

            Console.WriteLine($"Input string: {a},{b}, {inputStr}");

            // 2. 复杂计算逻辑
            int result = a + b;

            if (inputStr?.ToLower() == "double")
            {
                result *= 2;
            }

            return result;
        }
        catch (Exception ex)
        {
            Console.WriteLine(ex.Message);
            return -1;
        }
    }
}

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在 csproject 中追加最后二行，其中的 <NativeLib>Shared</NativeLib> 表示可以生成动态链接库，即 windows 上的 .dll 以及 linux 上的 .so 文件。

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<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

	<PropertyGroup>
		<TargetFramework>net8.0</TargetFramework>
		<ImplicitUsings>disable</ImplicitUsings>
		<Nullable>enable</Nullable>
		<Platforms>AnyCPU;x86</Platforms>
	  <!--追加的 ⬇-->
		<PublishAot>true</PublishAot>
		<NativeLib>Shared</NativeLib>
	</PropertyGroup>

</Project>

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配置好之后就可以用 dotnet publish 发布为 windows 的原生动态链接库，参考如下：

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PS D:\skyfly\20.20250116\src\Example\Example_20_1_1> dotnet publish -r win-x64  -o D:\testdump
还原完成(0.3)
  Example_20_1_1 已成功 (1.5) → D:\testdump\

在 2.1 中生成 已成功
PS D:\skyfly\20.20250116\src\Example\Example_20_1_1>

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生成好 dll 之后可以用 PPEE 工具观察下 export 表，打开之后果然有了 ComplexCalculation 函数。

接下来大家可以把这个 dll 提供给 C 或者 C# 去调用，只要 PE头里有，怎么开心怎么玩。

这里新建一个 Example_20_1_6 的 C# 控制台程序，使用传统的 DllImport 导入外部方法，就像以前引入C的外部方法一样，参考代码如下：

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internal class Program
{
    [DllImport("Example_20_1_1", CallingConvention = CallingConvention.StdCall)]
    extern static int ComplexCalculation(int a, int b, IntPtr stringInput);

    static void Main(string[] args)
    {
        Console.WriteLine("准备调用原生方法...");

        // 1. 将托管字符串转换为非托管指针
        IntPtr stringPtr = Marshal.StringToHGlobalAnsi("double");

        try
        {
            // 2. 调用原生方法
            int result = ComplexCalculation(10, 20, stringPtr);

            Console.WriteLine($"调用完成，结果: {result}");
        }
        finally
        {
            // 3. 释放非托管内存
            Marshal.FreeHGlobal(stringPtr);
        }
    }
}

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将 Example_20_1_1.dll 拷贝到当前的bin目录下，运行程序之后，一切ok，截图如下：

2. linux 上的投放

刚才只是在 windows 平台上的演示，接下来试部署到 ubuntu 上，正常情况下你可能不会那么一帆风顺，不是缺少这个库就是那个库，比如下面的报错。

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root@ubuntu2404:/data2/Example_20_1_1#  dotnet publish -r linux-x64 -o ./dll
MSBuild version 17.8.22+bfbb05667 for .NET
  Determining projects to restore...
  Restored /data2/Example_20_1_1/Example_20_1_1.csproj (in 27.42 sec).
  Example_20_1_1 -> /data2/Example_20_1_1/bin/Release/net8.0/linux-x64/Example_20_1_1.dll
  Generating native code
  /usr/bin/ld.bfd: cannot find -lz: No such file or directory

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上面就是典型的缺少 zlib 包，安装一下即可，所以大家也是根据报错一个一个解决，最终肯定会走出迷雾。

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root@ubuntu2404:/data2/Example_20_1_1# sudo apt update && sudo apt install zlib1g-dev

root@ubuntu2404:/data2/Example_20_1_1# dotnet publish -r linux-x64 -o ../
MSBuild version 17.8.22+bfbb05667 for .NET
  Determining projects to restore...
  All projects are up-to-date for restore.
  Example_20_1_1 -> /data2/Example_20_1_1/bin/Release/net8.0/linux-x64/Example_20_1_1.dll
  Example_20_1_1 -> /data2/

root@ubuntu2404:/data2/Example_20_1_1# ls -lh ../
total 4.0M
drwxr-xr-x 5 root root 4.0K May 28 10:20 Example_20_1_1
-rw-r--r-- 1 root root 1.5M May 28 10:26 Example_20_1_1.so
-rwxr-xr-x 1 root root 2.5M May 28 10:26 Example_20_1_1.so.dbg
-rw-r--r-- 1 root root    0 May 28 10:18 app.c

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有了这个 so 文件后，接下来我们新建一个 c文件，参考代码如下：

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#include <stdio.h>
#include <dlfcn.h> // 动态加载库

int main()
{
    void *handle = dlopen("./Example_20_1_1.so", RTLD_LAZY);
    
    if (!handle)
    {
        fprintf(stderr, "Error: %s\n", dlerror());
        return 1;
    }

    // 获取函数指针
    int (*ComplexCalculation)(int, int, const char *) =
        (int (*)(int, int, const char *))dlsym(handle, "ComplexCalculation");

    if (!ComplexCalculation)
    {
        fprintf(stderr, "Error: %s\n", dlerror());
        dlclose(handle);
        return 1;
    }

    // 调用函数
    int result = ComplexCalculation(10, 20, "double");
    printf("Result: %d\n", result);

    dlclose(handle); // 关闭句柄
    return 0;
}

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使用 vscode 远程调试，哈哈，得到了我们想要的结果，截图如下：

三：总结

这篇我们演示了 windows 上的 C# 调用 C# AOT 及 linux 上的 C 调用 C# AOT，是不是挺有意思，也算是给训练营学员提供的一份资料参考。