在C++中反射调用.NET的方法（三）
在.NET与C++之间传输集合数据
上一篇《在C++中反射调用.NET（二）》中，我们尝试了反射调用一个返回DTO对象的.NET方法，今天来看看如何在.NET与C++之间传输集合数据。
使用非泛型集合的委托方法
先看看.NET类中的一个返回列表数据的方法：
//返回List或者数组，不影响C++调用
publicList<IUserInfo>GetUsers(stringlikeName)
{
List<IUserInfo>users=newList<NetLib.IUserInfo>();
for(inti=0;i<10;i++)
{
IUserInfouserinfo=GetUserByID(i);
userinfo.Name+=likeName;
users.Add(userinfo);
}
//returnusers.ToArray();
returnusers;
}
publicIUserInfoGetUserByID(intuserId)
{
IUserInfouserinfo=EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>();
userinfo.ID=userId;
userinfo.Name="姓名_"+userId;
userinfo.Birthday=newDateTime(1980,1,1);
returnuserinfo;
}
该方法没有什么复杂业务逻辑，就是将传递进来的参数给DTO对象，创建包含10个这样的对象的列表并返回而已。
对于GetUsers方法，我们可以创建下面的委托方法来绑定：
Func<String,IEnumerable>fun;
注意这里使用的是非泛型的IEnumerable接口，在C++需要使用下面这个命名空间：
usingnamespaceSystem::Collections;
那么为何不能使用泛型集合呢？
usingnamespaceSystem::Collections::Generic;
因为在C++端，没有直接引用用户项目的.NET程序集，并不知道泛型集合类型的具体类型，IUserInfo这个接口无法直接访问，好在IEnumerable<T>也是继承IEnumerable的，所以可以当做非泛型对象在C++中访问，因此创建上面的委托方法是可行的。
C++中的列表对象list
下面看看完整的C++/CLI反射调用的代码：
std::list<CppUserInfo>GetUsers(String^likeName)
{
//调用.NET方法，得到结果
MethodInfo^method=dotnetObject->GetType()->GetMethod("GetUsers",BindingFlags::Public|BindingFlags::Instance);
Func<String^,IEnumerable^>^fun=(Func<String^,IEnumerable^>^)Delegate::CreateDelegate(Func<String^,IEnumerable^>::typeid,
this->dotnetObject,method);
IEnumerable^result=fun(likeName);
std::list<CppUserInfo>cppResult;
foreach(Object^iteminresult)
{
Func<String^,Object^>^entityProp=EntityHelper::EntityCallDelegate(item);
CppUserInfouser;
user.ID=(int)entityProp("ID");
user.Name=(String^)entityProp("Name");
user.Birthday=Convert2CppDateTime((DateTime^)entityProp("Birthday"));
cppResult.push_back(user);
}
returncppResult;
}
在C++中，常常使用list来表示一个列表数据，例如上面方法中的代码：
std::list<CppUserInfo>cppResult;
为此C++需要包含以下头文件：
#include<list>
要将一个对象添加到列表结尾，像下面这样调用即可：
cppResult.push_back(user);
在上一篇中已经讲述了如何从.NET对象转换给C++本地结构体，所以这个转换代码可以直接拿来用，综合起来，要从.NET集合得到C++的列表对象，像下面这样使用：
std::list<CppUserInfo>cppResult;
foreach(Object^iteminresult)
{
Func<String^,Object^>^entityProp=EntityHelper::EntityCallDelegate(item);
CppUserInfouser;
user.ID=(int)entityProp("ID");
user.Name=(String^)entityProp("Name");
user.Birthday=Convert2CppDateTime((DateTime^)entityProp("Birthday"));
cppResult.push_back(user);
}
C++传递集合数据给.NET
前面讲了从.NET反射调用获得一个集合，看起来比较容易，但是从C++反射调用时候传递一个集合就不容易了。注意，这里传递的还是.NET的集合，所以这里需要做3件事情：
1，首先构建一个.NET集合对象；
2，转换C++本机结构数据到.NET集合元素；
3，反射调用.NET方法，传递数据过去。
先看要反射调用的.NET方法定义：
publicboolSaveUsers(IList<IUserInfo>users)
{
UserDb.AddRange(users);
returntrue;
}
方法非常简单，没有什么业务逻辑，接受一个列表接口的数据，然后返回一个布尔值。
在C++端看来，SaveUsers方法的参数对象是一个泛型集合，但是具体是什么对象并不知道，所以需要反射出泛型集合的类型，同时还需要构建这样一个泛型集合对象实例。
在本例中，要得到IUserInfo这个泛型集合的类型，可以通过下面的代码：
MethodInfo^method=dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers",BindingFlags::Public|BindingFlags::Instance);
array<ParameterInfo^>^pars=method->GetParameters();
Type^paraType=pars[0]->ParameterType;
Type^interfaceType=paraType->GetGenericArguments()[0];
注意上面的代码中使用了C++/CLI的数组类型array<Type^>^,而不是C++标准库的数组，因此不要引用下面的命名空间：
usingnamespacestd;
否则VS会提示数组定义缺少参数。
创建泛型List实例
我们使用List来做集合对象，在C#中，我们可以通过下面的方式得到List泛型的类型，然后进一步创建泛型对象实例：
Typet=typeof(List<>);
但是，对应的C++/CLI写法却无法通过编译：
Type^t=List<>::typeid;
VS总是提示List缺少类型参数，不过像下面这样子是可以的：
Type^t2=List<IUserInfo>::typeid;
但是IUserInfo类型正是我们要动态反射的，事先并不知道，所以一时不知道在C++/CLI中如何构建List泛型的具体实例，MS你不能这么坑好么？
既然无法直接解决，只好曲线救国了，通过类型名字，来创建类型：
String^listTypeName=System::String::Format("System.Collections.Generic.List`1[{0}]",interfaceType->FullName);
可惜，这种方式不成功，只好一步步来了，先创建基本的List泛型类型：
String^listTypeName="System.Collections.Generic.List`1"; Type^listType=System::Type::GetType(listTypeName);
成功，在此基础上，创建真正的泛型List对象实例就可以了，完整代码如下：
staticType^CreateGenericListType(Type^interfaceType)
{
//直接这样创建泛型List不成功：
//String^listTypeName=System::String::Format("System.Collections.Generic.List`1[{0}]",interfaceType->FullName);
String^listTypeName="System.Collections.Generic.List`1";
Type^listType=System::Type::GetType(listTypeName);
Type^generListType=listType->MakeGenericType(interfaceType);
returngenerListType;
}
staticIList^CreateGenericList(Type^interfaceType)
{
Type^generListType=CreateGenericListType(interfaceType);
Object^listObj=System::Activator::CreateInstance(generListType,nullptr);
IList^realList=(IList^)listObj;
returnrealList;
}
在方法CreateGenericListType得到只是一个泛型List的类型，但我们并不知道这个List具体的形参类型，所以这个泛型List还是无法直接使用，幸好，泛型List也是继承自非泛型的IList接口的，所以在CreateGenericList方法中将泛型List对象转换成IList接口对象，之后就可以愉快的使用List对象了。
IList^realList=CreateGenericList(interfaceType);
realList->Add(CurrEntity);//CurrEntity是interfaceType类型的动态实体类
反射静态方法
在上一篇中，我们在一个.NET方法中通过接口动态创建实体类，用的是下面的方式：
IUserInfouserinfo=EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>();
CreateEntity是EntityBuilder的静态方法，现在我们需要在C++/CLI中，反射调用此方法。
为什么要反射创建实体类？
因为CreateGenericList(interfaceType)创建的是一个泛型List对象，要求它的成员是一个实体类。
Object^CreateEntityFromInterface(Type^interfaceType)
{
MethodInfo^method=this->entityBuilderType->GetMethod("CreateEntity",BindingFlags::Public|BindingFlags::Static);
MethodInfo^genMethod=method->MakeGenericMethod(interfaceType);
Object^entity=genMethod->Invoke(nullptr,nullptr);
this->CurrEntity=entity;
returnentity;
}
注意，由于是反射调用静态方法，并且调用方法时候并不需要参数，所以Invoke方法的参数为空。
在C++/CLI中，用nullptr表示空引用，跟C#的null作用一样。
反射调用索引器
SOD实体类可以通过索引器来访问对象属性，例如下面的C#代码：
intid=(int)CurrEntity["ID"]; CurrEntity["Name"]="张三"; stringname=(string)CurrEntity["Name"];//张三
下面，我们研究如何通过索引器来给实体类的属性赋值：
我们定义一个EntityHelper的C++/CLI类，在中间添加下面的代码：
private:
Type^entityBuilderType;
MethodInfo^mset;
Object^_CurrEntity;
//Action<String^,Object^>^idxAction;
voidSetPropertyValue(Object^entity,MethodInfo^propMethod,String^propName,Object^value)
{
array<Object^>^paraArr=gcnewarray<Object^>{propName,value};
propMethod->Invoke(entity,paraArr);
}
public:
voidset(Object^value)
{
this->mset=_CurrEntity->GetType()->GetMethod("set_Item",BindingFlags::Public|BindingFlags::Instance);
//this->idxAction=(Action<String^,Object^>^)Delegate::CreateDelegate(Action<String^,Object^>::typeid,_CurrEntity,this->mset);
}
voidSetPropertyValue(String^propName,Object^value)
{
this->SetPropertyValue(this->CurrEntity,this->mset,propName,value);
//参数类型为Object的委托，可能没有性能优势，反而更慢。
//this->idxAction(propName,value);
}
对索引器的访问，实际上就是调用类的set_Item方法，VS编译器会给包含索引器的对象生成这个方法，一般来说我们会对要反射调用的方法创建一个委托，但是实验证明，对索引器使用委托方法调用，反而效率不如直接反射调用，即下面的代码：
voidSetPropertyValue(Object^entity,MethodInfo^propMethod,String^propName,Object^value)
{
array<Object^>^paraArr=gcnewarray<Object^>{propName,value};
propMethod->Invoke(entity,paraArr);
}
注：C++/CLI的数组，也可以通过{}进行初始化。
一切准备就绪，下面可以通过以下步骤提交集合数据给.NET方法了：
1，反射.NET方法，获取参数的泛型形参类型；
2，创建此泛型形参的泛型List对象实例；
3，遍历C++集合（列表list），将结构数据赋值给动态创建的实体类对象；
4，添加动态实体类到泛型List对象集合内；
5，反射调用.NET方法，提交数据。
//示例1：直接调用.NET强类型的参数方法
//仅仅适用于有一个参数的情况并且要求是泛型类型参数
boolSaveUsers(std::list<CppUserInfo>users)
{
MethodInfo^method=dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers",BindingFlags::Public|BindingFlags::Instance);
array<ParameterInfo^>^pars=method->GetParameters();
Type^paraType=pars[0]->ParameterType;
Type^interfaceType=paraType->GetGenericArguments()[0];
IList^realList=CreateGenericList(interfaceType);
Object^userObj=helper->CreateEntityFromInterface(interfaceType);
foreach(CppUserInfouserinusers)
{
helper->CurrEntity=((ICloneable^)userObj)->Clone();//使用克隆，避免每次反射
helper->SetPropertyValue("ID",user.ID);
helper->SetPropertyValue("Name",gcnewString(user.Name));
helper->SetPropertyValue("Birthday",Covert2NetDateTime(user.Birthday));
realList->Add(helper->CurrEntity);
}
Object^result=method->Invoke(dotnetObject,gcnewarray<Object^>{realList});
return(bool)result;
}
使用弱类型集合传输数据
当委托遇到协变和逆变
看看下面两个委托方法，哪个可以绑定到本文说的这个.NET方法：
boolSaveUsers(IList<IUserInfo>users){}
Func<List<IUserInfo>,bool>fun;
Func<List<Object>,bool>fun2;
很明显，委托方法fun2不能绑定，因为参数是in的，不是方法out的，所以调用的参数类型不能使用派生程度更小的类型；
再看看下面这种情况：
List<IUserInfo>GetUsers(stringlikeName){}
Func<string,IEnumerable<IUserInfo>>fun;
Func<string,IEnumerable>fun2;
这里，fun,fun2都可以绑定到方法上，因为泛型方法的形参作为返回值，是out的，可以使用派生程度更小的类型。
这是不是很熟悉的泛型类型的协变和逆变？
我们知道，反射的时候，利用委托绑定要反射的方法，能够大大提高方法的调用效率，所以对于我们的方法参数，如果调用的时候无法获知具体的类型，从而无法正确构造合适的委托方法，不如退而求其次，让被调用的方法参数采用弱类型方式，这样就可以构造对应的委托方法了。
因此，对我们.NET方法中的SaveUsers进行改造：
publicboolSaveUsers(IList<IUserInfo>users)
{
UserDb.AddRange(users);
returntrue;
}
publicIUserInfoCreateUserObject()
{
returnEntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>();
}
publicboolSaveUsers2(IEnumerable<Object>para)
{
varusers=fromuinpara
selectuasIUserInfo;
returnSaveUsers(users.ToList());
}
这里增加一个方法SaveUsers2，它采用IEnumerable<Object>,而不是更为具体的 IList<IUserInfo>，那么采用下面的方式构造方法SaveUsers2对应的委托方法就可以了：
MethodInfo^method=dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers2",BindingFlags::Public|BindingFlags::Instance);
Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^,bool>^fun2=
(Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^,bool>^)Delegate::CreateDelegate(System::Func<Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^,bool>::typeid,
this->dotnetObject,method);
这样要构造一个泛型List就不必像之前的方法那么麻烦了：
System::Collections::Generic::List<Object^>^list=gcnewSystem::Collections::Generic::List<Object^>;
反射调用SaveUser2完整的代码如下：
//示例2：调用.NET弱类型的参数方法，以便通过委托方法调用
//构建委托方法比较容易，适用于参数数量多于1个的情况，
boolSaveUsers2(std::list<CppUserInfo>users)
{
MethodInfo^method=dotnetObject->GetType()->GetMethod("SaveUsers2",BindingFlags::Public|BindingFlags::Instance);
Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^,bool>^fun2=
(Func<System::Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^,bool>^)Delegate::CreateDelegate(System::Func<Collections::Generic::IEnumerable<Object^>^,bool>::typeid,
this->dotnetObject,method);
Object^userObj=CreateUserObject();
System::Collections::Generic::List<Object^>^list=gcnewSystem::Collections::Generic::List<Object^>;
foreach(CppUserInfouserinusers)
{
helper->CurrEntity=((ICloneable^)userObj)->Clone();//使用克隆，避免每次反射
helper->SetPropertyValue("ID",user.ID);
helper->SetPropertyValue("Name",gcnewString(user.Name));
helper->SetPropertyValue("Birthday",Covert2NetDateTime(user.Birthday));
list->Add(helper->CurrEntity);
}
boolresult=fun2(list);
returnresult;
}
性能测试
C++/CLI反射性能测试
为了测试C++/CLI反射调用两种方案（直接反射调用，委托方法调用）的效率，我们循环1000次测试，下面是测试代码：
NetLibProxy::UserProxy^proxy=gcnewNetLibProxy::UserProxy("..\\NetLib\\bin\\Debug\\NetLib.dll");
std::list<CppUserInfo>list=proxy->GetUsers("张");
System::Console::WriteLine("C++GetListdataFrom.NETfunction,OK.");
System::Diagnostics::Stopwatch^sw=gcnewSystem::Diagnostics::Stopwatch;
sw->Start();
for(inti=0;i<1000;i++)
proxy->SaveUsers(list);
sw->Stop();
System::Console::WriteLine("1,1000loop,C++PostListdataTo.NETfunction,OK.usetime(ms):{0}",sw->ElapsedMilliseconds);
sw->Restart();
for(inti=0;i<1000;i++)
proxy->SaveUsers2(list);
sw->Stop();
System::Console::WriteLine("2,1000loop,C++PostListdataTo.NETfunction,OK..usetime(ms):{0}",sw->ElapsedMilliseconds);
不调试，直接执行：
C++GetListdataFrom.NETfunction,OK. 1,1000loop,C++PostListdataTo.NETfunction,OK.usetime(ms):65 2,1000loop,C++PostListdataTo.NETfunction,OK..usetime(ms):48
可见，虽然在.NET程序端，我们使用了弱类型的泛型集合，综合起来还是反射+委托方法执行，效率要高。
所以如果你能够适当对要调用的.NET方法进行封装，那么可采用使用弱类型集合传输数据的方案，否则，就在C++/CLI端多写2行代码，使用强类型传输数据的方案。
与.NET直接调用和反射的性能比较
在本篇的方案中，都是C++反射来调用.NET方法的，如果都是在.NET应用程序中直接调用或者反射.NET方法，性能差距有多少呢？
我们模拟文中C++/CLI的UserProxy，写一个.NET中的UserProxy:
structUserStruct
{
publicintID;
publicstringName;
publicDateTimeBirthday;
}
classUserProxy
{
Useruser;
publicUserProxy()
{
user=newUser();
}
publicList<UserStruct>GetUsers(stringlikeName)
{
List<UserStruct>result=newList<NetApp.UserStruct>();
varlist=user.GetUsers(likeName);
foreach(variteminlist)
{
UserStructus;
us.ID=item.ID;
us.Name=item.Name;
us.Birthday=item.Birthday;
result.Add(us);
}
returnresult;
}
publicboolSaveUsers(IList<UserStruct>users)
{
List<IUserInfo>list=newList<IUserInfo>();
IUserInfouserObj=user.CreateUserObject();
foreach(variteminusers)
{
IUserInfocurrUser=(IUserInfo)((ICloneable)userObj).Clone();
currUser.ID=item.ID;
currUser.Name=item.Name;
currUser.Birthday=item.Birthday;
list.Add(currUser);
}
boolresult=user.SaveUsers(list);
returnresult;
}
ObjectCreateUserObject()
{
MethodInfomethod=user.GetType().GetMethod("CreateUserObject",BindingFlags.Public|BindingFlags.Instance);
Func<Object>fun=(Func<Object>)Delegate.CreateDelegate(typeof(Func<Object>),user,method);
returnfun();
}
//反射+委托
publicboolSaveUsers2(IList<UserStruct>users)
{
MethodInfomethod=user.GetType().GetMethod("SaveUsers2",BindingFlags.Public|BindingFlags.Instance);
Func<System.Collections.Generic.IEnumerable<Object>,bool>fun2=(Func<System.Collections.Generic.IEnumerable<Object>,bool>)Delegate.CreateDelegate(typeof(System.Func<System.Collections.Generic.IEnumerable<Object>,bool>),
user,method);
List<IUserInfo>list=newList<IUserInfo>();
objectuserObj=CreateUserObject();
foreach(variteminusers)
{
IUserInfocurrUser=(IUserInfo)((ICloneable)userObj).Clone();
currUser.ID=item.ID;
currUser.Name=item.Name;
currUser.Birthday=item.Birthday;
list.Add(currUser);
}
boolresult=fun2(list);
returnresult;
}
}
.NetUserProxy
然后同样循环1000此调用，直接执行，看执行结果：
1,1000loop,.NETPostListdataTo.NETfunction,OK.usetime(ms):4 2,1000loop,.NETReflectionPostListdataTo.NETfunction,OK.usetime(ms):14
可见，.NET平台内调用，反射+委托的性能是接近于直接方法调用的。
综合对比，C++/CLI中反射调用.NET,比起在.NET平台内部反射调用，性能没有很大的差距，所以C++/CLI中反射调用.NET是一个可行的方案。
总结
C++/CLI是一种很好的混合编写本机代码与.NET托管代码的技术，使用它反射调用.NET方法也是一种可行的方案，结合PDF.NETSOD框架的实体类特征，可以更加方便的简化C++/CLI反射代码的编写并且提高C++代码与.NET代码通信的效率。