C# 调用 C++

最近搞了个小程序需要用到FFT，可是找来找去都没有一种C#下可靠地FFT代码，而且速度也不能令人满意。发现MIT做过一个很好的C++类库（http://www.fftw.org/）可以比较好的解决FFT的问题而且运算速度号称世界最快的（虽然未经验证，不过的确很快）。于是研究起在C#中调用C++的dll。

1. 在 C#中调用C++首先要包装，将C++中的方法包装成C#下的方法，下面这个不是我写的，但过程都是这个，"libfftw3-3.dll" 文件名，"fftw_malloc"c++函数名，其他参数可以参照VS的帮助选择。记得 using System.Runtime.InteropServices ，包装后的方法必须是静态的，至于如何使用静态函数就不用多说了吧。

 1 /// <summary>
 2 /// Contains the Basic Interface FFTW functions for double-precision (double) operations
 3 /// </summary>
 4 public class FFT 
 5 { 
 6 　　/// <summary>
 7 　　/// Allocates FFTW-optimized unmanaged memory
 8 　　/// </summary>
 9 　　/// <param name="length">Amount to allocate, in bytes</param>
10 　　/// <returns>Pointer to allocated memory</returns>
11 　　[DllImport("libfftw3-3.dll", 
12 　　EntryPoint = "fftw_malloc", 
13 　　ExactSpelling = true, 
14 　　CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)] 
15 　　public static extern IntPtr malloc(int length); 
16 }

2，紧接着关键的问题来了，参数怎么设置？C++大量使用指针而在C#中没有指针。别急，看到上面个例子中的和函数返回值 IntPtr （using System）了吗？其实这个就是C#中的地址数据类型。调用中简单数据类型（如 int等）都可以直接使用的，少数（如string）要特殊处理都很容易，对于复杂的数据类型（类，数组...）就要用到这个 IntPtr 了。

对于C++出现任何类型的指针在C#中都用 IntPtr 代替，但是如何使用呢？这里还涉及到一个代理 GCHandle （using System.Runtime.InteropServices）他可以帮我们在地址和对象之间进行转换，我举个例子。

1 IntPtr plan; 
2 
3 double[] fin = new double[nx * ny * 2]; 
4 GCHandle hin = GCHandle.Alloc(fin, GCHandleType.Pinned); 
5 
6 plan = FFT.dft_2d(nx, ny, hin.AddrOfPinnedObject(), hin.AddrOfPinnedObject(), fftw_direction.Forward, fftw_flags.Estimate);

dft_2d 原型：后面两个参数是枚举类型

1 public static extern IntPtr dft_2d(int nx, int ny, IntPtr input, IntPtr output, fftw_direction direction, fftw_flags flags);

FFT.dft_2d 就是封装好的目标函数，我们就是要调用这个函数。fin是一个复杂对象，hin是我们的代理，Alloc操作就是将对象和内存绑定起来交给系统代理。hin.AddrOfPinnedObject()就是fin对应的地址（IntPtr类型）我们把它当做指针传给C++，这样C++会调用fin数据同时如果C++在函数内修改了hin代理的数据C#这边的数据也会随之变化，用C++的人很熟悉这种通过传入指针获得输出结果的方式吧。GCHandle 还有一个重要的属性Target，C#中可以直接通过这个属性获得代理的对象，这样我们就可以把对象换指针也可以把指针换成对象。

简单说就是1.通过 GCHandle hin = GCHandle.Alloc(fin, GCHandleType.Pinned)绑定对象后通过hin.AddrOfPinnedObject()获得IntPtr型的地址给C++用

2.通过 hin.Target 获得对象给C#用

注意：1.Alloc已经将对象绑定到内存了，如果之后再修改 fin 的对象比如在第五行加入 fin = new double[2]对hin是无影响的，所以赋值操作一定要在Alloc之前执行。记得要为被绑定的对象赋初值，不然C++会报空指针的（new 一下不是很累吧！）。

3 是不是很简单，不过我还是要在多说几句。既然用了C++和代理那么不要忘记释放内存哦，这点C#程序员很容易搞忘了。C++类库一般提供释放方法，GCHandle有Free()函数,谨记之！！！

祝各位，学习进步，工作愉快，身体健康！