实例解析C++/CLI之开卷有益

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C++/CLI可以说是尺度C++语言一种新的"方言"，它是Microsoft为充实操作CLI（Common Language Infrastructure）平台而开拓出来的。那么，它在语言方面有何新颖独到之处呢，下面，就让我们一起开始奇妙的C++/CLI语言之旅（文中所有示例代码，均以Visual Studio.NET 2005 Professional编译通过，所有的讲授内容，也均以Visual Studio.NET 2005情况为基本）。

措施集与元数据

传统的C++编译模式包罗把单独的源文件编译为方针文件（obj），再把方针文件与库函数链接在一起，以生成可执行措施。而CLI模式却大不沟通，它涉及到措施集的建设与利用。

简朴来说，在不计输入源文件数目标基本上，措施集即为单次编译的输出。假如输出带有一个进入点函数（譬喻main函数），它即为一个.exe文件；假如没有，它则为一个.dll文件。任何引用外部措施集而生成的编译，必需要会见所依赖的措施集，此时也没有雷同传统链接时用到的头文件机制，而是通过编译器在所依赖的措施集内部查找，来会见所需的外部信息。

措施集包括了元数据，其描写了包括在哪里的范例与函数，尚有CIL（Common Intermediate Language）指令–Microsoft称其为"MSIL"。元数据与指令能通过独立的VES（Virtual Execution System）来执行。

CLI范例

例1是一个模仿二维点的类。此处不得不提到定名空间，所有的CLI尺度库范例都属于System定名空间，或嵌套在其内部的某个定名空间之下，譬喻System::Object和System::String，尚有System::IO、 System::Text、System::Runtime::CompilerOptions等等。标志1可制止在措施中一直利用namespace限定词。

例1：

/*1*/
using namespace System;
/*2*/
public ref class Point
{
　 int x;
　 int y;
　 public:
　　 //界说用于读写X与Y实例属性
　　 /*3a*/ property int X
　　 {
　　　 /*3b*/ int get() { return x; }
　　　 /*3c*/ void set(int val) { x = val; }
　　 }
　　 /*4a*/ property int Y
　　 {
　　　 /*4b*/ int get() { return y; }
　　　 /*4c*/ void set(int val) { y = val; }
　　 }
　　 //界说实例结构函数
　　 /*5a*/ Point()
　　 {
　　　 /*5b*/ X = 0;
　　　 /*5c*/ Y = 0;
　　 }
　　 /*6a*/ Point(int xor, int yor)
　　 {
　　　 /*6b*/ X = xor;
　　　 /*6c*/ Y = yor;
　　 }
　　 //界说实例要领
　　 /*7a*/ void Move(int xor, int yor)
　　 {
　　　 /*7b*/ X = xor;
　　　 /*7c*/ Y = yor;
　　 }
　　 /*8a*/ virtual bool Equals(Object^ obj) override
　　 {
　　　 /*8b*/ if (obj == nullptr)
　　　 {
　　　　 return false;
　　　 }
　　　 /*8c*/ if (this == obj) //我们在测试本身吗？
　　　 {
　　　　 return true;
　　　 }
　　　 /*8d*/ if (GetType() == obj->GetType())
　　　 {
　　　　 /*8e*/ Point^ p = static_cast<Point^>(obj);
　　　　 /*8f*/ return (X == p->X) && (Y == p->Y);
　　　 }
　　　 return false;
　　 }
　　 /*9*/ virtual int GetHashCode() override
　　 {
　　　 return X ^ (Y << 1);
　　 }
　　 /*10a*/ virtual String^ ToString() override
　　 {
　　　 /*10b*/ return String::Concat("(", X, ",", Y, ")");
　　 }
};

在标志2中，我们界说了一个称为Point的引用类（ref class），一个引用类是一个CLI引用范例，当两者一起利用时，ref与class（中间有空格）暗示了一个新的要害词。

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public前缀表白了范例在它的父类措施集之外可见–即可会见（只有两种范例的可见性，public和private，范例默认为private），别的，只有范例才气有可见性属性，非成员函数、全局变量及文件范畴内的typedef都不能在它们的父类措施集之外会见。

与C++措施员预想的一样，除了默认的成员可会见性，一个引用布局（ref struct）与引用类根基上一模一样，在这，我们把两者都称为引用类。

每个引用类都有一个基类，假如没有显式指定，那么默认的基类即为System::Object，一个引用类有且只能有一个基类。

我们先不管Point在内部是怎么暗示的，思量到它有X与Y属性，我们在此利用了笛卡尔坐标，实现起来很是简朴；假如它利用极坐标，那么就巨大多了。

作为成员的标量属性，也对实例提供了雷同字段的会见性，在标志3(a)中，用int范例界说了一个X属性，property标记是一个上下文要害字，而不是一个全局保存的要害字，它的用法只限于在这个上下文中。

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对付get与set存取措施，在一个属性中即可有任意一个，也可两者兼有。在标志3(b)中，get返回既定属性的值；而在标志3(c)中，set利用编程者提供的值来配置即定的属性值。这两个存取措施别离以名字get与set界说为单独的函数，必需接管或返回相应的声明范例值，在本例中，为int（留意，这两个名字不是要害字）。存取措施也能具有差异的可会见性，但大概会故障到语言间的互操纵性（interop），因为其他CLI语言大概不支持。

在标志5(b)与5(c)代表的默认结构函数中，是利用set的简朴例子–X与Y均被配置为零，留意，不能利用X=Y=0来取代，因为set为一个void返回范例，所以子表达式Y=0不能呈此刻另一个表达式中。

对一个引用类来说，相等性是通过函数Equals来实现的，而不是重载==操纵符，如标志8(a)所示。因为Point重载了System::Object::Equals，所以Point::Equals必需被声明为virtual，再次提醒的是，override标记也是一个上下文要害字，而不是一个保存要害字。而这个函数重载了Object中的一个函数，所以需要接管一个Object作为参数，而不是一个Point。

实际上，参数带有范例Object^，其暗示"Object的句柄"，并指向托管堆（垃圾接纳）中的一个工具。句柄在此是一个C++/CLI术语，CLI实际上把它称为"引用"，但C++已经有引用了，这是两回事。

有履历的C++类设计人员大概会寄望到，在这个类的界说中，缺乏了两个重要的对象：函数未const限定；且参数不是作为一个const句柄通报的。为什么会这样呢？因为引用类的成员函数不会用const来限定，CLI也没有观念上的const函数；把参数声明为一个const句柄将会使它成为另一种范例，这样它就不再能被System::Object::Equals重载了（const范例的句柄是答允的，但它们只能被用在一个C++/CLI上下文之内，而不能与任何CLI尺度库函数一起利用的，因为今朝CLI中还未有const这个观念，将来版本的C++/CLI有大概会全面支持const，但其他语言仍不会支持const）。

在标志8(b)中，我们把obj与nullptr作一较量。nullptr要害字暗示常量空值，当利用在一个句柄上下文中时，它暗示空句柄–没有指向任何工具的句柄；当利用在一个指针上下文中时，它暗示空指针–没有包括任何地点的指针。

为防备自身较量，在标志8(c)中，把obj与this作一比拟。在一个非引用类（指当地类）中，this是一个实例函数挪用时指向工具的指针，可带有const限定符；在一个引用类中，则是实例函数挪用时指向工具的句柄–此处要再次提醒各人，不答允带有const限定符。也可以通过雷同以指针会见成员时的指向操纵符 ->，来会见类中成员，只不外此处利用的是句柄。

Equals是为了确保其较量的两个工具有着沟通的范例，所以在标志8(d)中挪用了System::Object::GetType，其返回一个代表当前实例运行时范例的System::Type句柄，假如两个System::Type工具引用指向同一工具，则它们代表了同一范例。此处，我们较量的是两个句柄，而不是两个范例工具。

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一旦你获知两个工具为同一范例，就可以安详地把Object句柄向上转换为一个Point句柄，进而执行数据较量，而不消担忧产生错误的范例匹配这样的异常，在此，利用了static_cast。

为使哈希表（散列表）数据布局事情正常，在工具中必需有一个名为GetHashCode的函数。根基上，假如一个范例界说了Equals，它也应该同时界说GetHashCode，其是重载System::Object的版本，如标志9。

与相等性较量雷同，值的名目化是通过一个重载System::Object的函数实现的，如标志10(a)，而不是重载<<操纵符。这个函数称为ToString，它的成果是建设并返回一个当前实例的字符串，它挪用了System::String::Concat毗连三个字符串及两个int，实现了所需成果。

毫无疑问，不行能对任一参数及范例的搭配，Concat都能有一个适当的重载版本，那么，Concat是奈何处理惩罚这些参数的呢？本例中利用的重载版本如下： static String^ Concat(… array<Object^>^ list);

圆括号中的参数声明（其必需有一托管的数组范例），表白可接管任意数量给定元素范例的参数，即，它是一个范例安详的varargs–参数数组，参数列表为一指向工具句柄托管数组的句柄。

那么这两个int–X与Y，是奈何转换为Object^的呢？其实，在根基数据范例对Object^的表达式中，都存在着一个隐式转换，这个进程称为"装箱"，也就是包括根基数据范例值的工具，在托管堆上的分派。逆进程称为"解箱"，这需要显式转换。

最后提一下定名约定。CLI指定了类、函数、属性必需以PascalCase模式来编写，也就是说，每个单词的首字母必需大写，而CLI尺度库也遵循这条原则。

一个简朴的示例措施

例2是一个利用了Point类的简朴措施，下面以此为例简朴讲授各方面的寄义：

例2：

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using namespace System;
int main()
{
　 /*1*/ Point^ p1 = gcnew Point;
　 /*2*/ Console::WriteLine("p1 = {0}, p1's HashCode = {1}", p1, p1->GetHashCode());
　 /*3*/ p1->Move(5, 7);
　 /*4*/ Console::WriteLine("p1 = {0}, p1's HashCode = {1}", p1, p1->GetHashCode());
　 /*5*/ Console::WriteLine("p1 Equals Point(9, 1) = {0}",
　 p1->Equals(gcnew Point(9, 1)));
}

分派托管内存：在标志1中，界说了一个指向Point范例的句柄，并用gcnew操纵符返回的位置初始化它，gcnew操纵符是一个要害字，它为一个新的Point工具在托管堆中，分派了相应的空间，与各人想的一样，此处还会挪用默认的结构函数。在今朝的C++/CLI版本中，引用类的工具只能驻留于仓库或托管堆中，与其他CLI语言差异，C++/CLI可以让你编写能被通报，并通过复制结构函数或 = 操纵符赋值的引用类，还可以重载Clone函数，实现虚拟（深度）赋值。 名目化输出：CLI提供了一系列的I/O范例–利用成果性注解的函数。最简朴的例子就是System::Console Write和WriteLine（见标志2）的重载版本，其向尺度输出设备输出文本，WriteLine会跟上一个新行，而Write则不会。

这类函数有很多重载的版本，然而，最常见的形式是接管一个包括文本的名目化字符串，并带有可选的名目指定符–由花括号举办脱离，其后紧接需要名目化其值的参数。名目指定符 {0} 对应于紧接着名目化字符勾串报进来的第一个参数；而 {1} 则对应于第二个参数，以此类推。与Concat雷同，也有一些接管几个牢靠参数的重载版本，或可接管几个牢靠参数并同时接管一个可变数目标参数，在本例中，利用了如下的版本：

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static void WriteLine(String^ format, Object^ arg0, Object^ arg1);

字符串在此被隐式转换为String^。因为p1是一个Point^，且Point是从Object担任而来，所以p1是is干系。GetHashCode返回一个int，因此在被通报之前，会被装箱为Object^。一旦执行到WriteLine，它会挪用第二个和第三个参数的ToString函数，并输出功效字符串。以下是措施的输出：

p1 = (0,0), p1's HashCode = 0
p1 = (5,7), p1's HashCode = 11
p1 Equals Point(9, 1) = False

垃圾接纳：由句柄p1引用的内存驻留于托管堆中，而托管堆则处于垃圾接纳器"监督"之下，当一个句柄超出浸染域时，其引用的内存就少了一个与此相联的句柄，继而当句柄计数为零时，内存就被自动接纳了。假如一个句柄在某段时间内并没有超出浸染域，但你已不需要其引用的内存了，就可以配置句柄为nullptr来淘汰其的引用计数，在此，没有步伐来显式释放一块托管内存。别的，也可以对句柄挪用delete，它会顿时运行析构函数（Dispose函数），但这块内存仍不会被接纳，直到垃圾接纳器抉择接纳它。

编译措施

假如要把Point与main措施放在两个差异的措施会合，必需建设两个项目–为Point类建设Point项目，为应用措施建设Main项目。

要建设Point项目，可在Visual Studio.NET 2005中选择"文件｜新建｜项目｜空项目"（不要选择"类库"）。在"办理方案资源打点器"中找到"源文件"，鼠标右键单击选择"添加｜新建项"，在对话框左边的种别栏中选择"代码"，接着在右边选择"C++文件"，输入Point名称，并在打开的文件中粘贴例1中代码，生存文件。

在"办理方案资源打点器"中，右键单击项目名Point，首先，选择"属性｜设置属性｜通例"，把"设置范例"改为"动态库（.dll）"，选择"民众语言运行库支持"为"民众语言运行库支持（/clr）"；其次，在"C/C++｜代码生成"中，把"运行时库"改为多线程 DLL （/MD）；最后，在"链接器｜通例"栏中，把"输出文件"后缀名从.exe改为.dll。

固然在选择"类库"时，这些都是由Visual Studio.NET 2005自动完成的，但它会生成一大堆你不需要的支持文件。此时，选择"生成"，就会在Point\debug目次中找到Point.dll了。

建设Main项目与建设Point项目很是雷同，除了这个项目叫做"Main"，且源文件为Main.cpp外。（在此有一个小能力，你可以运行Visual Stuio.NET的两个实例，这样，你就可以同时编辑两个项目了。）默认环境下，选择"空项目"会生成一个.exe文件，这正是我们想要的。因为Main.cpp引用了Point范例，所以需要汇报编译器在哪可以找这个范例的父类措施集：首先，在"办理方案资源打点器"中，右键单击项目名Main，依次选择选择"属性｜设置属性｜通例"，选择"民众语言运行库支持"为"民众语言运行库支持（/clr）"，点击对话框的"应用"按钮；其次，在"通用属性｜引用｜添加新引用"对话框中，选择"欣赏"选项页，定位至Point目次的Point.dll文件，点击"确定"退出；最后，在"C/C++｜代码生成"中，把"运行时库"改为多线程 DLL （/MD）。此时，选择"生成"，就会在Main\debug目次中生成Main.exe了，执行此文件，就可以看到相应的输出。