在.NET與C++之間傳輸集合數據
上一篇《在C++中反射調用.NET（二）》中，我們嘗試了反射調用一個返回DTO對象的.NET方法，今天來看看如何在.NET與C++之間傳輸集合數據。
使用非泛型集合的委托方法
先看看.NET類中的一個返回列表數據的方法：
//返回List或者數組，不影響 C++調用 public List<IUserInfo> GetUsers(string likeName) { List<IUserInfo> users = new List<NetLib.IUserInfo>(); for (int i = 0; i < 10; i++) { IUserInfo userinfo = GetUserByID(i); userinfo.Name += likeName; users.Add(userinfo); } //return users.ToArray(); return users; } public IUserInfo GetUserByID(int userId) { IUserInfo userinfo= EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>(); userinfo.ID = userId; userinfo.Name = "姓名_" + userId; userinfo.Birthday = new DateTime(1980, 1, 1); return userinfo; }該方法沒有什么復雜業務邏輯，就是將傳遞進來的參數給DTO對象，創建包含10個這樣的對象的列表并返回而已。
對于 GetUsers方法，我們可以創建下面的委托方法來綁定：
Func<String, IEnumerable> fun;
注意這里使用的是非泛型的 IEnumerable接口，在C++需要使用下面這個命名空間：
using namespace System::Collections;
那么為何不能使用泛型集合呢？
using namespace System::Collections::Generic;
因為在C++端，沒有直接引用用戶項目的.NET程序集，并不知道泛型集合類型的具體類型，IUserInfo這個接口無法直接訪問，好在IEnumerable<T>也是繼承 IEnumerable 的，所以可以當做非泛型對象在C++中訪問，因此創建上面的委托方法是可行的。
C++中的列表對象list
下面看看完整的C++/CLI反射調用的代碼：
std::list<CppUserInfo> GetUsers(String^ likeName) { //調用.NET方法，得到結果 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; for each (Object^ item in result) { Func<String^, Object^>^ entityProp = EntityHelper::EntityCallDelegate(item); CppUserInfo user; user.ID = (int)entityProp("ID"); user.Name = (String^)entityProp("Name"); user.Birthday = Convert2CppDateTime((DateTime^)entityProp("Birthday")); cppResult.push_back(user); } return cppResult; }在C++中，常常使用 list來表示一個列表數據，例如上面方法中的代碼：
std::list<CppUserInfo> cppResult;
為此C++需要包含以下頭文件：
#include <list>
要將一個對象添加到列表結尾，像下面這樣調用即可：
cppResult.push_back(user);
在上一篇中已經講述了如何從.NET對象轉換給C++本地結構體，所以這個轉換代碼可以直接拿來用，綜合起來，要從.NET集合得到C++的列表對象，像下面這樣使用：
std::list<CppUserInfo> cppResult; for each (Object^ item in result) { Func<String^, Object^>^ entityProp = EntityHelper::EntityCallDelegate(item); CppUserInfo user; user.ID = (int)entityProp("ID"); user.Name = (String^)entityProp("Name"); user.Birthday = Convert2CppDateTime((DateTime^)entityProp("Birthday")); cppResult.push_back(user); }C++傳遞集合數據給.NET
前面講了從.NET反射調用獲得一個集合，看起來比較容易，但是從C++反射調用時候傳遞一個集合就不容易了。注意，這里傳遞的還是.NET的集合，所以這里需要做3件事情：
1，首先構建一個.NET集合對象；
2，轉換C++本機結構數據到.NET集合元素；
3，反射調用.NET方法，傳遞數據過去。
先看要反射調用的.NET方法定義：
public bool SaveUsers(IList<IUserInfo> users) { UserDb.AddRange(users); return true; }方法非常簡單，沒有什么業務邏輯，接受一個列表接口的數據，然后返回一個布爾值。
在C++端看來，SaveUsers方法的參數對象是一個泛型集合，但是具體是什么對象并不知道，所以需要反射出泛型集合的類型，同時還需要構建這樣一個泛型集合對象實例。
在本例中，要得到IUserInfo 這個泛型集合的類型，可以通過下面的代碼：
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];注意上面的代碼中使用了C++/CLI的數組類型 array<Type^>^ ,而不是C++標準庫的數組，因此不要引用下面的命名空間：
using namespace std;
否則VS會提示數組定義缺少參數。
創建泛型List實例
我們使用List來做集合對象，在C#中，我們可以通過下面的方式得到List泛型的類型，然后進一步創建泛型對象實例：
Type t= typeof(List<>);
但是，對應的C++/CLI寫法卻無法通過編譯：
Type^ t=List<>::typeid;
VS總是提示List缺少類型參數，不過像下面這樣子是可以的：
Type^ t2= List<IUserInfo>::typeid;
但是IUserInfo 類型正是我們要動態反射的，事先并不知道，所以一時不知道在C++/CLI中如何構建List泛型的具體實例，MS你不能這么坑好么？
既然無法直接解決，只好曲線救國了，通過類型名字，來創建類型：
String^ listTypeName = System::String::Format("System.Collections.Generic.List`1[{0}]", interfaceType->FullName);可惜，這種方式不成功，只好一步步來了，先創建基本的List泛型類型：
String^ listTypeName = "System.Collections.Generic.List`1"; Type^ listType = System::Type::GetType(listTypeName);
成功，在此基礎上，創建真正的泛型List對象實例就可以了，完整代碼如下：
static Type^ CreateGenericListType(Type^ interfaceType) { //直接這樣創建泛型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); return generListType; } static IList^ CreateGenericList(Type^ interfaceType) { Type^ generListType = CreateGenericListType(interfaceType); Object^ listObj = System::Activator::CreateInstance(generListType, nullptr); IList^ realList = (IList^)listObj; return realList; }在方法 CreateGenericListType得到只是一個泛型List的類型，但我們并不知道這個List具體的形參類型，所以這個泛型List還是無法直接使用，幸好，泛型List也是繼承自非泛型的IList接口的，所以在 CreateGenericList 方法中將泛型List對象轉換成IList接口對象，之后就可以愉快的使用List對象了。
IList^ realList = CreateGenericList(interfaceType);
realList->Add(CurrEntity);//CurrEntity 是interfaceType 類型的動態實體類
反射靜態方法
在上一篇中，我們在一個.NET方法中通過接口動態創建實體類，用的是下面的方式：
IUserInfo userinfo= EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>();
CreateEntity是EntityBuilder的靜態方法，現在我們需要在C++/CLI中，反射調用此方法。
為什么要反射創建實體類？
因為CreateGenericList(interfaceType) 創建的是一個泛型List對象，要求它的成員是一個實體類。
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; return entity; } 注意，由于是反射調用靜態方法，并且調用方法時候并不需要參數，所以Invoke方法的參數為空。
在C++/CLI中，用nullptr表示空引用，跟C#的null作用一樣。
反射調用索引器
SOD實體類可以通過索引器來訪問對象屬性，例如下面的C#代碼：
int id=(int)CurrEntity["ID"];CurrEntity["Name"]="張三";string name=(string)CurrEntity["Name"];//張三
下面，我們研究如何通過索引器來給實體類的屬性賦值：
我們定義一個 EntityHelper的C++/CLI類，在中間添加下面的代碼：
private: Type^ entityBuilderType; MethodInfo^ mset; Object^ _CurrEntity; //Action<String^, Object^>^ idxAction; void SetPropertyValue(Object^ entity, MethodInfo^ propMethod, String^ propName, Object^ value) { array<Object^>^ paraArr = gcnew array<Object^>{propName, value}; propMethod->Invoke(entity, paraArr); }public:void set(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);}void SetPropertyValue(String^ propName, Object^ value){ this->SetPropertyValue(this->CurrEntity, this->mset, propName, value); //參數類型為 Object的委托，可能沒有性能優勢，反而更慢。 //this->idxAction(propName, value);}對索引器的訪問，實際上就是調用類的 set_Item 方法，VS編譯器會給包含索引器的對象生成這個方法，一般來說我們會對要反射調用的方法創建一個委托，但是實驗證明，對索引器使用委托方法調用，反而效率不如直接反射調用，即下面的代碼：
void SetPropertyValue(Object^ entity, MethodInfo^ propMethod, String^ propName, Object^ value) { array<Object^>^ paraArr = gcnew array<Object^>{propName, value}; propMethod->Invoke(entity, paraArr); }注：C++/CLI 的數組，也可以通過{ } 進行初始化。
一切準備就緒，下面可以通過以下步驟提交集合數據給.NET方法了：
1，反射.NET方法，獲取參數的泛型形參類型；
2，創建此泛型形參的泛型List對象實例；
3，遍歷C++集合（列表list），將結構數據賦值給動態創建的實體類對象；
4，添加動態實體類到泛型List對象集合內；
5，反射調用.NET方法，提交數據。
//示例1：直接調用.NET強類型的參數方法 //僅僅適用于有一個參數的情況并且要求是泛型類型參數 bool SaveUsers(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); for each (CppUserInfo user in users) { helper->CurrEntity = ((ICloneable^)userObj)->Clone();//使用克隆，避免每次反射 helper->SetPropertyValue("ID", user.ID); helper->SetPropertyValue("Name", gcnew String(user.Name)); helper->SetPropertyValue("Birthday", Covert2NetDateTime(user.Birthday)); realList->Add(helper->CurrEntity); } Object^ result= method->Invoke(dotnetObject, gcnew array<Object^>{ realList}); return (bool)result; }使用弱類型集合傳輸數據
當委托遇到協變和逆變
看看下面兩個委托方法，哪個可以綁定到本文說的這個.NET方法：
bool SaveUsers(IList<IUserInfo> users){ }Func<List<IUserInfo>,bool> fun;Func<List<Object>,bool> fun2;很明顯，委托方法 fun2不能綁定，因為參數是 in 的，不是方法out的，所以調用的參數類型不能使用派生程度更小的類型；
再看看下面這種情況：
List<IUserInfo> GetUsers(string likeName){ }Func<string,IEnumerable<IUserInfo>> fun;Func<string,IEnumerable> fun2;這里，fun,fun2都可以綁定到方法上，因為泛型方法的形參作為返回值，是out的，可以使用派生程度更小的類型。
這是不是很熟悉的泛型類型的 協變和逆變？
我們知道，反射的時候，利用委托綁定要反射的方法，能夠大大提高方法的調用效率，所以對于我們的方法參數，如果調用的時候無法獲知具體的類型，從而無法正確構造合適的委托方法，不如退而求其次，讓被調用的方法參數采用弱類型方式，這樣就可以構造對應的委托方法了。
因此，對我們.NET方法中的 SaveUsers 進行改造：
public bool SaveUsers(IList<IUserInfo> users) { UserDb.AddRange(users); return true; } public IUserInfo CreateUserObject() { return EntityBuilder.CreateEntity<IUserInfo>(); } public bool SaveUsers2(IEnumerable<Object> para) { var users = from u in para select u as IUserInfo; return SaveUsers (users.ToList()); }這里增加一個方法 SaveUsers2，它采用IEnumerable<Object> ,而不是更為具體的 IList<IUserInfo>，那么采用下面的方式構造方法 SaveUsers2 對應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);這樣要構造一個泛型List就不必像之前的方法那么麻煩了：
System::Collections::Generic::List<Object^>^ list = gcnew System::Collections::Generic::List<Object^>;
反射調用SaveUser2完整的代碼如下：
//示例2：調用.NET弱類型的參數方法，以便通過委托方法調用 //構建委托方法比較容易，適用于參數數量多于1個的情況， bool SaveUsers2(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 = gcnew System::Collections::Generic::List<Object^>; for each (CppUserInfo user in users) { helper->CurrEntity = ((ICloneable^)userObj)->Clone();//使用克隆，避免每次反射 helper->SetPropertyValue("ID", user.ID); helper->SetPropertyValue("Name", gcnew String(user.Name)); helper->SetPropertyValue("Birthday", Covert2NetDateTime(user.Birthday)); list->Add(helper->CurrEntity); } bool result = fun2(list); return result; }性能測試
C++/CLI 反射性能測試
為了測試 C++/CLI 反射調用兩種方案（直接反射調用，委托方法調用）的效率，我們循環1000次測試，下面是測試代碼：
NetLibProxy::UserProxy^ proxy = gcnew NetLibProxy::UserProxy("..//NetLib//bin//Debug//NetLib.dll");std::list<CppUserInfo> list = proxy->GetUsers("張"); System::Console::WriteLine("C++ Get List data From .NET function,OK."); System::Diagnostics::Stopwatch^ sw = gcnew System::Diagnostics::Stopwatch; sw->Start(); for (int i = 0; i<1000; i++) proxy->SaveUsers(list); sw->Stop(); System::Console::WriteLine("1,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK.use time(ms):{0}",sw->ElapsedMilliseconds); sw->Restart(); for(int i=0;i<1000;i++) proxy->SaveUsers2(list); sw->Stop(); System::Console::WriteLine("2,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK..use time(ms):{0}", sw->ElapsedMilliseconds);不調試，直接執行：
C++ Get List data From .NET function,OK.1,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK.use time(ms):652,1000 loop,C++ Post List data To .NET function,OK..use time(ms):48
可見，雖然在.NET程序端，我們使用了弱類型的泛型集合，綜合起來還是反射+委托方法執行，效率要高。
所以如果你能夠適當對要調用的.NET方法進行封裝，那么可采用使用弱類型集合傳輸數據的方案，否則，就在C++/CLI端多寫2行代碼，使用強類型傳輸數據的方案。
與.NET直接調用和反射的性能比較
在本篇的方案中，都是C++反射來調用.NET方法的，如果都是在.NET應用程序中直接調用或者反射.NET方法，性能差距有多少呢？
我們模擬文中 C++/CLI的UserProxy，寫一個.NET中的 UserProxy:
struct UserStruct { public int ID; public string Name; public DateTime Birthday; } class UserProxy { User user; public UserProxy() { user = new User(); } public List<UserStruct> GetUsers(string likeName) { List<UserStruct> result = new List<NetApp.UserStruct>(); var list = user.GetUsers(likeName); foreach (var item in list) { UserStruct us; us.ID = item.ID; us.Name = item.Name; us.Birthday = item.Birthday; result.Add(us); } return result; } public bool SaveUsers(IList<UserStruct> users) { List<IUserInfo> list = new List<IUserInfo>(); IUserInfo userObj = user.CreateUserObject(); foreach (var item in users) { IUserInfo currUser = (IUserInfo)((ICloneable)userObj).Clone(); currUser.ID = item.ID; currUser.Name = item.Name; currUser.Birthday = item.Birthday; list.Add(currUser); } bool result = user.SaveUsers(list); return result; } Object CreateUserObject() { MethodInfo method = user.GetType().GetMethod("CreateUserObject", BindingFlags.Public | BindingFlags.Instance); Func<Object> fun = (Func<Object>)Delegate.CreateDelegate(typeof( Func<Object>), user, method); return fun(); } //反射+委托 public bool SaveUsers2(IList<UserStruct> users) { MethodInfo method = 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 = new List<IUserInfo>(); object userObj = CreateUserObject(); foreach (var item in users) { IUserInfo currUser = (IUserInfo)((ICloneable)userObj).Clone(); currUser.ID = item.ID; currUser.Name = item.Name; currUser.Birthday = item.Birthday; list.Add(currUser); } bool result = fun2(list); return result; }}.Net UserProxy然后同樣循環1000此調用，直接執行，看執行結果：
1,1000 loop,.NET Post List data To .NET function,OK.use time(ms):42,1000 loop,.NET Reflection Post List data To .NET function,OK.use time(ms):14
可見，.NET 平臺內調用，反射+委托的性能是接近于直接方法調用的。
綜合對比，C++/CLI中反射調用.NET,比起在.NET平臺內部反射調用，性能沒有很大的差距，所以C++/CLI中反射調用.NET是一個可行的方案。
總結
C++/CLI是一種很好的混合編寫本機代碼與.NET托管代碼的技術，使用它反射調用.NET方法也是一種可行的方案，結合PDF.NET SOD框架的實體類特征，可以更加方便的簡化C++/CLI反射代碼的編寫并且提高C++代碼與.NET代碼通信的效率。
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