👩🏿‍🤝‍👩🏽 🉐 🍋 CXXI: C # और C ++ दुनिया के बीच पुल 🎧 🐌 🔢

मोनो रनटाइम में गैर-नेट भाषाओं में कोड के साथ बातचीत करने के लिए बहुत सारे उपकरण हैं, लेकिन सी ++ में कोड के साथ बातचीत के लिए कुछ भी समझदार नहीं है।

लेकिन वह जल्द ही एलेक्स कोराडो, एंड्रिया गेट और ज़ोल्टन वर्ग के काम के लिए धन्यवाद को बदल देगा।

संक्षेप में, नई तकनीक C # /। NET डेवलपर्स को अनुमति देती है:

आसानी से और पारदर्शी रूप से C ++ की C # या किसी भी अन्य .NET भाषा का उपयोग करें
C # से C ++ कक्षाओं के उदाहरण बनाएं
C # Code से C ++ Class Methods को कॉल करें
C # कोड से इनलाइन C ++ विधियों को कॉल करें (बशर्ते कि पुस्तकालय को इनफिनिटी-इनलाइन-फ़ंक्शंस ध्वज के साथ संकलित किया गया हो या यदि आप उनके कार्यान्वयन के साथ एक अतिरिक्त पुस्तकालय संकलित करते हैं)
C # से Cherit C ++ कक्षाएं
C # तरीकों में C ++ क्लास वर्चुअल मेथड को ओवरराइड करें
C # और C ++ दोनों कोड में ऐसे मिश्रित C ++ / C # कक्षाओं के उदाहरणों का उपयोग करें

CXXI ( लगभग अनुवाद।: "सेक्सी" पढ़ता है) Google के समर कोड के तत्वावधान में दो महीनों के काम का परिणाम है, ताकि C ++ कोड के साथ मोनो की बातचीत को बेहतर बनाया जा सके।

विकल्प

मैं आपको याद दिलाता हूं कि मोनो गैर-नेट भाषाओं में कोड के साथ बातचीत के लिए कई तंत्र प्रदान करता है, जो ज्यादातर ईसीएमए मानक से विरासत में मिला है। इन तंत्रों में शामिल हैं:

टू-वे प्लेटफ़ॉर्म इनवोक (पी / इनवोक) तकनीक, जो प्रबंधित कोड (सी #) को अप्रबंधित पुस्तकालयों से कार्यों को कॉल करने की अनुमति देता है, और इन पुस्तकालयों के कोडबैक को प्रबंधित कोड में वापस कर देता है।
COM इंटरॉप मोनो में चलने वाले कोड को अनवांटेड C या C ++ कोड को पारदर्शी रूप से कॉल करने की अनुमति देता है जब तक कि यह कोड कुछ COM सम्मेलनों का अनुपालन करता है (ये कन्वेंशन बहुत सरल हैं: मानक व्यवहार्य मार्कअप, ऐड, रिलीज़ और QueryInterface विधियों का कार्यान्वयन, साथ ही साथ उपयोग करना प्रकार के मानक सेट जो मोनो और COM लाइब्रेरी के बीच पार्स किए जा सकते हैं)।
इंटरसेप्टिंग कॉल के लिए एक सामान्य तकनीक , जो आपको किसी ऑब्जेक्ट की विधि के लिए कॉल को इंटरसेप्ट करने की अनुमति देती है और आगे स्वतंत्र रूप से समझती है कि इसके साथ क्या करना है।

लेकिन जब C # में C ++ ऑब्जेक्ट का उपयोग करने की बात आती है, तो विकल्प बहुत उत्साहजनक नहीं है। उदाहरण के लिए, मान लें कि आप C # से निम्न C ++ वर्ग का उपयोग करना चाहते हैं:

class MessageLogger { public: MessageLogger (const char *domain); void LogMessage (const char *msg); }

इस कक्षा को C # कोड प्रदान करने का एक तरीका इसे COM ऑब्जेक्ट में लपेटना है। यह कुछ उच्च-स्तरीय वस्तुओं के लिए काम कर सकता है, लेकिन रैपिंग प्रक्रिया बहुत थकाऊ और नियमित है। आप देख सकते हैं कि यह निर्बाध गतिविधि यहाँ कैसे दिखती है ।

एक अन्य विकल्प एडेप्टर को रिवाइव करना है, जिसे तब पी / इनवोक के माध्यम से कॉल किया जा सकता है। ऊपर प्रस्तुत वर्ग के लिए, वे कुछ इस तरह दिखेंगे:

 /* bridge.cpp,   bridge.so */ MessageLogger *Construct_MessageLogger (const char *msg) { return new MessageLogger (msg); } void LogMessage (MessageLogger *logger, const char *msg) { logger->LogMessage (msg); }

C # में हिस्सा इस तरह दिखता है:

 class MessageLogger { IntPtr handle; [DllImport ("bridge")] extern static IntPtr Construct_MessageLogger (string msg); public MessageLogger (string msg) { handle = Construct_MessageLogger (msg); } [DllImport ("bridge")] extern static void LogMessage (IntPtr handle, string msg); public void LogMessage (string msg) { LogMessage (handle, msg); } }

ऐसे रैपर को संकलित करने के लिए आधे घंटे तक बैठें और लाइब्रेरी के लेखक, संकलक, C ++, C # के रचनाकारों को मारना चाहते हैं, और फिर इस नश्वर और अपूर्ण दुनिया को पूरी तरह से नष्ट कर देंगे।

हमारा PhyreEngine # सोनी के PhyreEngine के लिए .NET C ++ API बाइंडिंग था। कोड लिखने की प्रक्रिया बहुत थकाऊ थी, इसलिए घुटने पर हमने कोड जनरेटर की तरह कुछ किया।

इसके अलावा, उपरोक्त विधियां आपको C # कोड के साथ C ++ क्लास के तरीकों को ओवरराइड करने की अनुमति नहीं देती हैं। अधिक सटीक रूप से, आप ऐसा कर सकते हैं, लेकिन इसके लिए विशेष मामलों का एक गुच्छा और बहुत सारे कॉलबैक कॉल को ध्यान में रखते हुए मैन्युअल रूप से बहुत सारे कोड लिखने की आवश्यकता होगी। बाइंडिंग बहुत जल्दी लगभग असमर्थ हो जाती है (PhyreEngine के लिए बाइंडिंग करते समय हम खुद इस पर आ गए)।

ऊपर वर्णित परिणामों ने CXXI के निर्माण को प्रेरित किया।

यह कैसे काम करता है

C ++ कक्षाओं तक पहुंच समस्याओं का एक जटिल है। मैं C ++ कोड के कार्यान्वयन की विशेषताओं का संक्षेप में वर्णन करूंगा जो CXXI के लिए एक बड़ी भूमिका निभाते हैं:

ऑब्जेक्ट लेआउट: मेमोरी में किसी ऑब्जेक्ट का बाइनरी प्रतिनिधित्व, विभिन्न प्लेटफार्मों पर भिन्न हो सकता है।
VTable मार्कअप: एक विधि का पता निर्धारित करने के लिए संकलक द्वारा उपयोग किए जाने वाले आभासी तरीकों के कार्यान्वयन के लिए संकेत की सूची वर्ग और उसके माता-पिता की आभासी विधियों पर निर्भर करती है।
सजाए गए नाम : गैर-आभासी विधियाँ शामिल नहीं हैं। संकलक सामान्य "सी" फ़ंक्शन उत्पन्न करता है, जिसका नाम रिटर्न मान के प्रकार और तर्कों के प्रकार के आधार पर गणना की जाती है। सजावट योजना कंपाइलर पर निर्भर करती है।

उदाहरण के लिए, हमारे पास यह वर्ग है:

 class Widget { public: void SetVisible (bool visible); virtual void Layout (); virtual void Draw (); }; class Label : public Widget { public: void SetText (const char *text); const char *GetText (); };

तरीकों के इन तरीकों के लिए C ++ कंपाइलर निम्नलिखित नाम (लगभग) उत्पन्न करेगा। लिनक्स के लिए GCC और Intel C ++ कंपाइलर जैसे अर्थ संकलक, स्टूडियो कुछ अपठनीय का उत्पादन करेगा जैसे? H @@ YAXH @ Z; जीसीसी के मामले में, आप c + उपयोगिता का उपयोग कर सकते हैं; + filt):

__ZN6Widget10SetVisibleEb
__ZN6Widget6LayoutEv
__ZN6Widget4DrawEv
__ZN5Label7SetTextEPKc
__ZN5Label7GetTextEv

यहाँ एक कोड है

  Label *l = new Label (); l->SetText ("foo"); l->Draw ();

यह कुछ इसी तरह से संकलित होगा (सी कोड के रूप में प्रतिनिधित्व):

  Label *l = (Label *) malloc (sizeof (Label)); ZN5LabelC1Ev (l); //    Label _ZN5Label7SetTextEPKc (l, "foo"); //    Draw (l->vtable [METHOD_PTR_SIZE*2])();

ऐसी चीजों का समर्थन करने के लिए CXXI के क्रम में, उसे व्यवहार्य में विधियों के सही स्थान को जानने की जरूरत है, यह जानें कि प्रत्येक विधि कहाँ और कैसे लागू की गई है, और सजाए गए नाम से उन तक कैसे पहुँचें, यह जानना होगा।

नीचे दिए गए आरेख से पता चलता है कि C ++ लाइब्रेरी C # और अन्य .NET भाषाओं में कैसे उपलब्ध होती है।

वास्तव में, आपका C ++ कोड दो बार संकलित होता है। C ++ कंपाइलर आपके लिए एक अनवांटेड लाइब्रेरी बनाता है, और CXXI टूलकिट बाइंडर्स जेनरेट करता है।

सामान्यतया, CXXI को केवल आपके C ++ कोड से हेडर फ़ाइलों की आवश्यकता होती है, और केवल उन लोगों के लिए जिन्हें आपको C # में उपयोग करने के लिए लपेटना है। इसलिए यदि आपके पास केवल एक मालिकाना पुस्तकालय और उसके लिए हेडर फाइलें हैं, तो CXXI अभी भी बाइंडरों को उत्पन्न करने में सक्षम होगा।

CXXI टूलकिट एक नियमित .NET लाइब्रेरी बनाता है ( लगभग अनुवाद।: यह एक पूर्व-डोनेट लाइब्रेरी है जिसमें MSIL और कुछ भी नहीं, लेकिन कोई अप्रबंधित कोड नहीं है) जिसे आप सुरक्षित रूप से C # और अन्य .NET भाषाओं से उपयोग कर सकते हैं। यह लाइब्रेरी निम्नलिखित गुणों के साथ C # कक्षाओं को उजागर करती है:

जब आप C # वर्ग का एक उदाहरण बनाते हैं, तो इसका निर्माता संबंधित C ++ वर्ग का एक उदाहरण बनाता है।
ये कक्षाएं अन्य C # कक्षाओं के लिए बुनियादी हो सकती हैं, वर्चुअल के रूप में चिह्नित सभी तरीकों को C # कोड द्वारा ओवरराइड किया जा सकता है।
C ++ वर्गों की एकाधिक विरासत का समर्थन किया जाता है: उत्पन्न C # वर्ग प्रकार रूपांतरण ऑपरेटरों का एक सेट लागू करता है जो आपको विभिन्न C ++ बेस कक्षाओं में लाने की अनुमति देता है।
ओवरराइड की गई विधियाँ C ++ बेस क्लास विधियों को लागू करने के लिए C # बेस कीवर्ड का उपयोग कर सकती हैं।
आप किसी भी वर्चुअल क्लास मेथड को ओवरराइड कर सकते हैं, जिसमें मल्टीपल इनहेरिटेंस के मामले भी शामिल हैं।
एक कंस्ट्रक्टर भी है जो इंटप्राट को स्वीकार करता है, यदि आप किसी और द्वारा पहले से बनाई गई सी ++ क्लास की एक आवृत्ति का उपयोग करना चाहते हैं।

CXXI पाइपलाइन में तीन घटक होते हैं, जो आरेख में दाईं ओर दिखाए जाते हैं।

GCC-XML कंपाइलर का उपयोग आपके C ++ कोड को पार्स करने और उससे आवश्यक जानकारी निकालने के लिए किया जाता है। तब उत्पन्न हुई XML को CXXI उपयोगिताओं द्वारा C # में आंशिक वर्गों का एक समूह उत्पन्न करने के लिए संसाधित किया जाता है, जिसमें C ++ में कक्षाओं के लिए वास्तविक पुलों को शामिल किया गया है।

फिर इसे किसी भी अतिरिक्त कोड के साथ जोड़ दिया जाता है जिसे आप जोड़ना चाहते हैं (उदाहरण के लिए, एपीआई में सुधार के लिए कई अतिभारित तरीके, ToString के कार्यान्वयन, Async विधियों, आदि)।

आउटपुट एक .NET असेंबली है जो देशी लाइब्रेरी के साथ काम करता है।

यह ध्यान देने योग्य है कि इस विधानसभा में स्मृति में वस्तुओं को चिह्नित करने के लिए नक्शा शामिल नहीं है। इसके बजाय, CXXI बाइंडर यह निर्धारित करता है कि एबीआई को निष्पादित करने के लिए उपयोग किए गए रूपांतरण नियमों और इसी रूपांतरण नियमों के आधार पर। इस प्रकार, आपको केवल एक बार बाइंडरों को संकलित करने की आवश्यकता है, और फिर शांति से विभिन्न प्लेटफार्मों पर उनका उपयोग करें।

उदाहरण

GitHub प्रोजेक्ट कोड में विभिन्न परीक्षण और उदाहरणों का एक समूह है। उनमें से एक क्यूटी के लिए न्यूनतम बाइंडिंग है।

लागू करने के लिए और क्या बचा है

दुर्भाग्य से, CXXI परियोजना अभी तक समाप्त नहीं हुई है, लेकिन यह .NET और C ++ में कोड की इंटरैक्शन में एक ठोस सुधार के लिए पहले से ही एक अच्छा रिजर्व है।

वर्तमान में, CXXI रनटाइम में सभी काम करता है, System.Reflection.E के माध्यम से एडेप्टर पैदा करता है, आवश्यकतानुसार, जो आपको C ++ लाइब्रेरी कंपाइलर द्वारा उपयोग किए गए ABI को गतिशील रूप से निर्धारित करने की अनुमति देता है।

हम स्थैतिक संकलन के लिए समर्थन भी जोड़ने जा रहे हैं, जो हमें PS3 और iPhone के लिए C # लेखकों के साथ इस तकनीक का उपयोग करने की अनुमति देगा।

CXXI वर्तमान में ABI GCC का समर्थन करता है और ABI MSVC के लिए प्रारंभिक समर्थन है। हम अन्य संकलक के लिए ABI समर्थन के कार्यान्वयन और MSVC के समर्थन के पूरा होने के साथ मदद करने में प्रसन्न होंगे।

वर्तमान में, CXXI केवल इसके द्वारा बनाई गई वस्तुओं को हटाने का समर्थन करता है। अन्य सभी वस्तुओं को मानवरहित कोड की दुनिया से संबंधित माना जाता है। ऐसी वस्तुओं के लिए डिलीट ऑपरेटर के लिए समर्थन भी उपयोगी होगा।

हम पाइपलाइन और रनटाइम एपीआई को बेहतर दस्तावेज़ बनाना चाहते हैं, साथ ही साथ खुद को बांधने में सुधार करते हैं।

अनुवादक से

यह पद्धति C ++ / CLI में गोंद-कोड लिखने के लिए अनुकूल रूप से तुलना करती है, यहां आपके लिए सभी काम किए जाते हैं, और यहां तक कि सब कुछ क्रॉस-प्लेटफॉर्म भी हो जाता है। यह भी ध्यान देने योग्य है कि सी ++ में क्लास तरीकों को किक करने के एक समान तरीके के बारे में एक लेख उस वर्ष हब में दिखाई दिया, हालांकि मैन्युअल रूप से बहुत कुछ किया गया था। हालाँकि, लेखक के अनुसार, ऑन-द-फ्लाई रैपर्स का उपयोग COM इंटरॉप (एमएस से रनटाइम पर) की तुलना में डेढ़ गुना अधिक तेज निकला।
अरे हाँ। यह लेख में परिलक्षित नहीं होता है, लेकिन गितुब पर परीक्षण मामलों को देखते हुए, आप C ++ ऑब्जेक्ट्स के फ़ील्ड्स को संदर्भित कर सकते हैं।
यह कितना उपयोगी है? सैद्धांतिक रूप से, आप अभी किसी भी प्लस ले सकते हैं और इसके लिए बाइंडर्स उत्पन्न कर सकते हैं (विंडोज के मामले में, आपको इसे सिग्विन में संकलित करने की आवश्यकता होगी)। और यह ठीक काम करेगा यदि इसमें ऐसी विधियाँ नहीं हैं जो वस्तुओं के नए सिरे से निर्मित उदाहरणों को लौटाती हैं, क्योंकि इस समय उन्हें हटाया नहीं जा सकता है, हालाँकि Qt QObject में एक डिलीट () स्लॉट है, इसलिए कोई समस्या नहीं होनी चाहिए। वास्तव में, जेनेरिक इरेटीच के लिए बाइंडरों को उत्पन्न करने की कोशिश करते समय गिर गया, और जीसीसीएक्सएमएल ओडीआर पर गिर गया, बिना स्टैड :: ट्र 1 से कुछ महारत हासिल किए। सामान्यतया, यह क्लच के पक्ष में जीसीसीएक्सएमएल को छोड़ने के लायक होगा, क्योंकि यह जीसीसीएक्सएमएल द्वारा बहुत कम अपडेट किया जाता है, लेकिन यह काम करता है, जैसा कि यह निकला, कुटिल है। लेकिन उदाहरणों में कुछ QtGui वर्गों के लिए काम कर रहे बाँध रहे हैं (अपूर्ण, किसी ने अभी तक सभी मेटा-सूचना और सिग्नल स्लॉट के साथ QObject बुनियादी ढांचे को नहीं किया है)।

CXXI: C # और C ++ दुनिया के बीच पुल

विकल्प

यह कैसे काम करता है

उदाहरण

लागू करने के लिए और क्या बचा है

अनुवादक से

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