C++/CLI

**C++/CLI**
編程範型	結構化, 指令式, 物件導向
語言家族	C
設計者	Microsoft
實作者	Microsoft
釋出時間	2005年，19年前
系統平台	通用語言架構
網站	docs.microsoft.com/en-us/cpp/dotnet/dotnet-programming-with-cpp-cli-visual-cpp
啟發語言
	C++, C++寄存擴充, C#

C++/CLI（CLI: Common Language Infrastructure）在電腦語言中是一門由微軟設計，用來代替C++寄存擴充（Managed C++，下文使用MC++指代）的語言。這門語言在相容原有的C++標準的同時，重新簡化了受控代碼擴充的語法，提供了更好的代碼可讀性。和微軟.NET的其他語言一樣，微軟向ECMA提交了C++/CLI的標準化請求，並且被ECMA通過成為正式的標準^[1]。C++/CLI現在可以被Visual C++ 2005和更高版本的編譯器支援。C++/CLI的部分特性已經申請了專利。

語法改變

C++/CLI是一門獨立的語言（比如新的關鍵字），而不是像C++寄存擴充一樣是C++的超集^[2]。（C++寄存擴充有一些不標準的關鍵字如__gc和__value）。所以，C++/CLI對於這些語法有較大的改變，尤其是去除了一些意義不明確的關鍵字，增加了一些對.NET的特性的語言級別的支援^[2]。

關鍵字

有歧義的語法，像MC++的不同版本用新的運算子gcnew區分：在C++/CLI，.NET參照類型的建立需要要使用新的關鍵字gcnew，以和本地類型區分開^[2]。 C++/CLI增加了新的泛型概念（書寫方式與C++的模板相似，但行為有很大的測試區別）。

資料類型

基本資料類型

C++/CLI基本類型	System命名空間中對應的類	C#類型	註釋/用法
bool	System::Boolean	bool	bool dirty = false;
char或signed char	System::SByte	sbyte	char sp = ' ';
unsigned char	System::Byte	byte	unsigned char ch = '\0';
wchar_t	System::Char	char	wchar_t wch = ch;
short	System::Int16	short	short s = ch;
unsigned short	System::UInt16	ushort	unsigned short s = 0xffff;
int或long	System::Int32	int	int ival = s;
unsigned int或unsigned long	System::UInt32	uint	unsigned int ui = 0xffffffff;
long long	System::Int64	long	long long etime = ui;
unsigned long long	System::UInt64	ulong	unsigned long long mtime = etime;
float	System::Single	float	float f = 3.14f;
double或long double	System::Double	double	double d = 3.14159;

控制代碼（Handle）代替了指標

回到MC++，有兩類指標：用__nogc標識的指標是傳統意義上的C++指標，而用__gc標識的指標為.NET中的參照。但在C++/CLI里，唯一的指標就是傳統意義上的C++指標，而.NET參照類型使用一個「控制代碼」來取得，使用新的語法「類名^」代替了MC++的「類名*」。新的句法使得寄存和非受控代碼混合開發更加方便；它指明了對象將會被垃圾回收器自動銷毀還是手動銷毀。

範例代碼：

 // C++托管扩展
 #using <mscorlib.dll>
 using namespace System::Collections;
 __gc class referencetype
 {
 protected:
     String* stringVar;
     int intArr __gc[];
     ArrayList* doubleList;
 public:
     referencetype(String* str，int* pointer，int number) // 哪个是托管的?
     {
         doubleList = new ArrayList();
         System::Console::WriteLine(str->Trim() + number.ToString());
     }
 };

 // C++/CLI
 #using <mscorlib.dll>
 using namespace System::Collections::Generic;
 ref class referencetype
 {
 protected:
     String^ stringVar;
     array<int> intArr;
     List<double>^ doubleList;
 public:
     referencetype(String^ str，int* pointer，int number) // 不会再分不清了吧?
     {
         doubleList = gcnew List<double>();
         System::Console::WriteLine(str->Trim() + number);
     }
 };

寄存類型的定義

在CLR中，寄存類型是分為參照類型（class）和值類型（struct）的，在C++/CLI中的分別定義方式如下：

參照類型：

   public ref class MyClass
   {
   };

值類型：

   public value class MyClass
   {
   };

陣列

陣列現在需要用cli名字空間內的array類別宣告，語法和STL的vector類似^[2]。

C++/CLI中新增了array<T> ^的方式定義陣列。

   array<int> ^a = gcnew array<int>(100) { 1, 2, 3 };

或者使用它的完整版：

   cli::array<int> ^a = gcnew cli::array<int> {1, 2, 3};

System::String

 #include <string>
    using namespace std;
    using namespace System;
    using namespace System::Runtime::InteropServices;

    string cast_to_string(String^ str)
    {
        IntPtr ip = Marshal::StringToHGlobalAnsi(str);
        const char* ch = static_cast<const char*>(ip.ToPointer());
        string stdStr = ch;
        Marshal::FreeHGlobal(ip);

        return stdStr;
    }

不定參數

對於C#中的不定參數的語法：

   void foo(params string[] args)

在C++/CLI中對應的版本為：

   void foo(... array<String^>^ args)

跟蹤參照（Tracking reference）

C++/CLI里的一個「跟蹤參照」也是一個控制代碼，但它是傳地址而不是傳值。等同於在C#中加了「ref」關鍵字，或Visual Basic .NET的「ByRef」。C++/CLI使用「^%」語法來定義一個跟蹤參照。與傳統C++中的「*&」語法相似。

下面的範例了「跟蹤參照」的使用。如果把「^%」改成「^」（也就是使用普通的控制代碼），10個字串將不會被修改，而只會生成那些字串的副本，這些都是因為那些參照已經不是傳地址而是傳值。

 int main()
 {
     array<String^>^ arr = gcnew array<String^>(10);
     int i = 0;
 
     for each(String^% s in arr)
         s = gcnew String(i++.ToString());
 
     return 0;
 }

上面的代碼範例了用戶如何用C++/CLI做一些其他.NET語言不能做的事情，比如C#就不允許在foreach迴圈中這樣做。例如foreach(ref string s in arr)在C#中是非法的。

解構(Finalizer/Destructor)

C++/CLI的另一個變化就是使用「!類名（）」來聲明一個寄存類型的「解構方法」（在垃圾回收器回收對象之前的不確定的時間由CLR呼叫），而原來的「~類名（）」是用來定義「傳統的解構函式」（能被用戶自己呼叫）。另外，下面的例子說明了如何在C++/CLI中寄存對象如何自動呼叫「傳統解構函式」。

在一個典型的.NET程式中（例如直接使用CLI）編程，可以由用戶自己呼叫的「解構方法」是用實現IDisposable介面，通過編寫Dispose方法來實現顯式釋放資源；而不確定的「解構方法」是通過多載Finalize函數來實現的。

 // C++/CLI
 ref class MyClass // :IDisposable (编译器自动实现IDisposable接口)
 {
 public:
     MyClass();  // 建构函数
     ~MyClass(); // (确定的) 析构函数 (编译器使用IDisposable.Dispose来实现)
 protected:
     !MyClass(); // 解构方法 (不确定的) (编译器通过重载virtual void Finalize来实现) 
 public:
     static void Test()
     {
         MyClass _auto; // 这不是个控制代碼，它将调用MyClass的默认建構函数
         // 使用_auto对象 
         // 函数返回前自动调用_auto的析构函数(IDisposable.Dispose，由~MyClass()定义)来释放资源 
         // 以上代码等效于:  
         MyClass^ user = gcnew MyClass(); 
         try  {  /* 使用_auto对象 */ } 
         finally  {  delete user; /* 由编译器调用_auto.Dispose() */ } 
     }
 };

 // C#
 class MyClass : IDisposable
 {
     public MyClass() {} // 构造函数
     ~MyClass() {} // 析构方法 (不确定的) (编译器通过重载virtual void Finalize来实现)，与C++/CLI的!MyClass()等效
     public void Dispose() {} // Dispose方法 
     public static void Test()
     {
         using(MyClass auto = new MyClass())  
         { /* 使用auto对象 */ }
         // 因为使用了using句法，编译器自动调用auto.Dispose() 
         // 以上代码等效于: 
         MyClass user = new MyClass();
         try { /* 使用user对象 */ }
         finally { user.Dispose(); }
     }
 }

參照和參考

^ ECMA 372. [2006-08-27]. （原始內容存檔於2008-08-10）.
^ ^2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 转换指南: 将程序从托管扩展 C++ 迁移到 C++/CLI. [2008-08-29]. （原始內容存檔於2009-01-22）.

外部連結

ECMA C++/CLI標準

[1] ECMA 372. [2006-08-27]. （原始內容存檔於2008-08-10）.

[转换指南-2] 2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 转换指南: 将程序从托管扩展 C++ 迁移到 C++/CLI. [2008-08-29]. （原始內容存檔於2009-01-22）.

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[2]