Mono/CppSharp项目：C++到.NET绑定生成完全指南

董洲锴Blackbird

于 2025-06-12 09:08:15 发布

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Mono/CppSharp项目：C++到.NET绑定生成完全指南

CppSharp Tools and libraries to glue C/C++ APIs to high-level languages 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cp/CppSharp

前言

在现代软件开发中，跨语言互操作是一个常见需求。当我们需要在.NET环境中使用现有的C++代码库时，Mono/CppSharp项目提供了一个优雅的解决方案。本文将深入探讨如何使用CppSharp生成高效、可维护的C++到.NET绑定代码。

绑定生成基础

准备工作

假设我们有一个简单的C++头文件Sample.h，包含以下内容：

class Foo
{
public:
    int a;
    float b;
};

int FooAdd(Foo* foo);

我们的目标是将这个C++类和相关函数绑定到.NET环境中。

核心接口：ILibrary

CppSharp的核心是ILibrary接口，它定义了绑定生成过程中的关键生命周期方法：

public interface ILibrary
{
    void Setup(Driver driver);          // 设置驱动选项
    void SetupPasses(Driver driver);    // 配置处理流程
    void Preprocess(Driver driver, ASTContext ctx);  // 预处理
    void Postprocess(Driver driver, ASTContext ctx); // 后处理
}

启动生成过程

创建自定义库类并实现ILibrary接口后，只需简单调用：

ConsoleDriver.Run(new SampleLibrary());

详细配置解析

1. Setup方法：基础配置

Setup方法是绑定生成的第一步，主要负责配置Clang解析选项和生成器参数：

void Setup(Driver driver)
{
    var options = driver.Options;
    options.GeneratorKind = GeneratorKind.CSharp;  // 输出C#代码
    var module = options.AddModule("Sample");      // 模块名称
    
    // 包含目录和头文件
    module.IncludeDirs.Add(@"C:\Sample\include");
    module.Headers.Add("Sample.h");
    
    // 库文件配置
    module.LibraryDirs.Add(@"C:\Sample\lib");
    module.Libraries.Add("Sample.lib");
}

生成结果分析

完成基础配置后，CppSharp会生成以下关键部分：

托管类：为每个C++类生成对应的.NET类
Internal结构体：处理与原生代码的互操作
文件作用域类：包含文件中的自由函数（如SampleSample）

生成的代码包含完整的P/Invoke声明和内存管理逻辑，确保类型安全。

高级定制：优化生成代码

2. SetupPasses方法：应用转换规则

CppSharp提供了多种内置Passes来优化生成的代码：

void SetupPasses(Driver driver)
{
    // 将标识符重命名为符合.NET命名规范
    driver.Context.TranslationUnitPasses.RenameDeclsUpperCase(RenameTargets.Any);
    
    // 将自由函数转换为实例方法
    driver.Context.TranslationUnitPasses.AddPass(new FunctionToInstanceMethodPass());
}

应用这些Passes后，生成的代码会有以下改进：

属性名变为首字母大写（A、B而非a、b）
FooAdd函数变为Foo类的实例方法Add

3. 预处理与后处理

对于更高级的定制，可以使用Preprocess和Postprocess方法：

void Postprocess(Driver driver, ASTContext ctx)
{
    // 将类改为值类型
    ctx.SetClassAsValueType("Foo");
    
    // 重命名函数
    ctx.SetNameOfFunction("FooAdd", "FooCalc");
    
    // 忽略特定字段
    ctx.IgnoreClassField("Foo", "b");
}

这些转换会产生以下效果：