删除托管对象，如何果包装一个库？及其它......

C++ Q&A 专栏...
删除托管对象，如何果包装一个库？及其它......

原著：Paul DiLascia
翻译：Northtibet

原代码下载：CQA0412.exe (235KB)
原文出处：MSDN Magazine December 2004 (C++ Q&A)

1. 删除托管对象

2. 如何果包装一个库？

3. 如何将托管 String 转换回本地的 TCHAR*？

4. 如何改变标签控件的背景颜色？

在托管 C++ 中，请告诉我使用 delete 操作符销毁托管对象是否安全？

Begin main
ManagedClass(04A712D4)::ctor
ManagedClass(04A712D4)::dtor
ManagedClass(04A712E0)::ctor
End main
ManagedClass(04A712E0)::dtor

　　它说明了当 delete 语句执行时，第一个对象的析构函数立即执行；而第二个对象(at 04A712E0)则没有被销毁，直到控制离开 main 并且系统终止代码调用垃圾收集器释放逗留对象。


Figure 2 Testdtor 的精彩输出

　　不管什么时候，如果你不能确定 .NET 环境中发生了什么，你总是可以编写一些代码，编译它并检查微软中间语言（MSIL）产生的东西。正如 Figure 2 所展示的，定义析构函数导致编译器产生两个方法：一个是 Finalize 方法，它包含你的实现（这里是调用 printf），一个是 __dtor 方法，它调用 System.GC::SuppressFinalize，然后再调用  Finalize。当你删除对象时，编译器产生一个对此 __dtor 方法的掉用。如果你用 /FAs 编译 TESTDTOR 来产生有源码的程序集清单，你将看到 delete 语句以如下的方式编译：

; delete pmc;
ldloc.0 ; _pmc$
call ??1ManagedClass@@$$FQ$AAM@XZ

奇怪神秘的符号是被修饰过的析构函数（__dtor）。
　　老练的 C++ 程序员可能会弄不明白，如果调用 delete 都无法释放对象，那调用它有干什么？好问题。调用 delete 的唯一理由是收回任何你的类所使用的非托管资源。例如，如果你的对象打开数个文件或创建了数据库连接，你可以写一个关闭其资源的析构函数，然后在用完该对象时使用 delete 释放它。在托管类中释放资源的一个更好的方法是通过实现 Dispose 模式，IDisposable——如果你在写托管 C++ 代码——由 auto_dispose 来调用它。（更多的信息参见 Tomas Restrepo 在 MSDN 杂志 2002 二月刊上的文章：“Tips and Tricks to Bolster Your Managed C++ Code in Visual Studio .NET”）。
　　如果你实现 dispose 模式，其他的 .NET 使用者也可以使用它。如果你自己在析构函数中进行清理，其它语言便没有办法显式调用你的清理代码。因为在 C# 和 Visual Basic 中没有 delete 操作符。
　　所以结果是你能调用 delete 来触发你的析构函数，但是将清理代码放在析构函数中可能不是一个好主意。最好是实现 IDisposable，这样所有人都能使用。注意,在 Visual C++ 2005 中，这个行为有所改变。更多信息参见 Andy Rich 对这个问题的讨论：“Deterministic Finalization IV - Benefits, part II”，以及当前的 C++/CLI 语言规范标准：“C++/CLI Language Specification Standard”

我有一个返回链表的非托管函数，其中有 char* 字符串：

struct blah {
   int a, b;
   char *a, *b;
   struct blah *next;
};
struct blah *getmystruct();

　　因为 getmystruct() 分配内存，当用完之后，我需要调用 freemystruct(struct blah *b)。我尝试做一个包装器，用它来将之转换成托管类型的集合，但我不知道当需要释放所有这些指针的时候，该如何来处理。你能否赐教？

// from ListLib.h
struct NativeNode {
    int a, b;
    TCHAR *str;
    struct NativeNode *next;
};

　　ListWrap.cpp 中的包装器类 ManagedNode 模仿用 NativeNode 的定义，只是有两个小差别：本地 char* 被用托管的 String 代替，此外它没有 next 指针，因为我将用 ArrayList 实现链表结构。代码如下：

// managed equivalent of NativeNode
public __gc class ManagedNode {
public:
int a, b;
String* str;
};

有了 ManagedNode 的定义，下一步是编写代码将 NativeNodes 转换到 ManagedNodes。但在开始之前，先停下来考虑一下转换函数应该是什么样子，他应该有什么样的参数，返回什么值。一种方法是编写一个函数，参数是本地 NativeNodes 链表并返回托管的 ManagedNodes 链表，在这个过程中可能销毁本地链表。.NET 客户端应用程序将直接调用 ListLib DLL （或你的 getmystruct ）以获取本地链表，将它作为 IntPtr 类型。然后，将这个 IntPtr 传递给转换函数，象下面这样：

// call DLL directly through interop
IntPtr nativeList = AllocateList(7); 
// call wrapper to convert
ArrayList amanagedList = ListWrap.Convert(nativeList);

大多数情况下，客户端将负责调用该 DLL 来释放本地链表，或者 Convert 函数自动完成。
　　一种不同的方法是通过在某个包装器中包装分配链表的本地函数 AllocateList 来完全隐藏这个 DLL，转换并在作为  ArrayList 返回托管链表之前释放原来的本地链表。哪种方法更好的呢？第一种策略的优点是你只需要编写单一的转换函数，它便可以在任何有本地链表的地方使用。第二个方法需要对每个创建链表的函数进行包装。如果有多个创建链表的函数，则工作量稍大一些。但是其优点是它向 .NET 客户端完全隐藏了所有的本地处理逻辑和细节。客户端不再需要去处理 IntPtrs 或甚至是导入此 DLL，因为 ListWrap 隐藏了一切。这是我将要采用的方法，同时也是我鼓励你在自己的程序中使用的方法。尽管对库进行完全的包装需要更多的努力，但是结果却更加可靠和彻底的封装。
　　有了 ManagedNode，剩下的事情便是包装 AllocateList。这个过程非常简单直白。首先，调用 AllocateList 分配本地链表，然后创建一个空的 ArrayList，接着将所有 NativeNodes 拷贝到 ManagedNodes 并将它们添加到托管链表中，最有离开时删除它们。Figure 3 展示了所有的细节。托管 C++ 的优美之处在于即便是在处理混合对象时，所有的代码看起来都很简朴优雅。将本地 char*  拷贝到托管 String 用一个赋值即可，就像下面这行代码：

mn->str = nn->str; // String = char*: it just works!

　　不需要调用转换函数；编译器知道该怎么做。离开 CreateList 时删除本地节点。这样做比在末尾删除它们存储更有效。
通过将整个链表转换到托管对象（而不是用 interop 和 StructLayout 将它导出），使托管客户端不用离开托管世界，此谓入乡随俗也！毕竟，某些程序员选择 .NET 的一个主要理由是其自动的垃圾收集。如果你用 interop 直接导出链表，那么你也必须导出 FreeList，从而必须让使用基于 .NET 语言的其他程序员记得调用它。
一般来说，如果你要导出到托管世界，最好将数据尽可能多地转换成托管对象。否则你的客户端也必须用 C++ 编写代码。当然，这个规则并不总是适用。有时直接导出结构并让客户端释放它们更好——例如，如果拷贝动作会引发核心不可接受的性能问题或内存冲突。那么你必须做出判断以决定是走托管之路还是使用本地机制。


我正在使用 C++ 托管扩展（Managed Extension for C++）包装现存的 C++ 库，以便基于 .NET 的语言能访问它。在 托管 C++ 中，我可以写如下代码：

String* s = new String();
s = _T("Hello, world");

但我如何才能将一个托管 String 转换回本地的 TCHAR*？

String __gc* s = S"Hello";
const wchar_t __pin* p = PtrToStringChars(s);

不要忘了对 PtrToStringChars 返回的指针进行 __pin 操作。销连接是必不可少的，因为 PtrToStringChars 返回指向托管内存中 String 对象第一个字符的托管（__gc）指针，垃圾收集器可能在任何高兴的时候移走托管内存，除非你显示地对之进行 __pin 操作。一般来讲，你必须在将 __gc 指针传递给某个本地（非托管）函数的任何时候使用用 __pin。
　　Figure 4 展示了一个简短的程序，它将托管 String 转换为宽字符和 ANSI 字符串两者。为了转换到 ANSI，要用到你宠爱的转换函数，象 wcstombs 或 ATL W2A 宏。如果你使用 MFC CString，你不必任何事情，因为 CString 具备针对 char* 和 wchar_t 的赋值操作：

// both will work
CString s1 = "hello, world";
CString s2 = L"Hello, world";

我想在自己的应用程序中改变标签控件的背景颜色，将它从灰色改成白色。我尝试建立一个 CTabCtrl 的派生类并使用其全部功能，但没有成功，你能帮我一把吗？

class CMyPropSheet : public CPropertySheet {
protected:
CColorTabCtrl m_tabCtrl;
};

　　你必须在属性页的 OnInitDialog 处理例程（这样 MFC 将使用它）中子类化标签控件，然后按照自己的意愿设置前景色和背景色：

// in CMyPropSheet::OnInitDialog()
HWND hWndTab = (HWND)SendMessage(PSM_GETTABCONTROL);
m_tabCtrl.SubclassDlgItem(::GetDlgCtrlID(hWndTab), this);
m_tabCtrl.SetColor(WHITE, RED);

　　这里 WHITE 和 RED 是标准的 COLORREF 值，也就是 RGB(255, 255, 255) 和 RGB(255,0,0)。一旦你实例化并初始化 CColorTabCtrl，颜色标签控件便负责其余的事情。（参见 Figure 6）


Figure 6 带颜色的标签控件

　　CColorTabCtrl 有一个改写的 SubclassDlgItem，它调用 ModifyStyle 将式样改变为 TCS_OWNERDRAWFIXED。比较适合这项工作的地方是 PreSubclassWindow 函数中，因为不论控件被子类化，还是用 CreateWindow 创建（但在此杂志中，我得收缩代码，所以我采用的是简版），它都要被调用。注意 SubclassDlgItem 只是简单地改写，不是虚拟函数。为了设置颜色，SetColor 保存在两个成员变量 m_clrBackground 和 m_clrForeground.中传递的颜色。
一旦 将式样设置为自绘方式，只要到了绘制该标签时，Windows 便会发送 WM_DRAWITEM 消息。MFC 捕获这个消息并调用标签控件的虚拟 DrawItem 函数，它由 CColorTabCtrl 实现，用新的颜色绘制文本：

// in CColorTabCtrl::DrawItem
dc.FillSolidRect(rc, m_clrBackground);
dc.SetBkColor(m_clrBackground);
dc.SetTextColor(m_clrForeground);
dc.DrawText(...);

　　就这么简单直白，具体细节请看源代码。由于你可能在页面颜色没有改变的情况下也不想改变标签颜色，所以我还实现了一个 CColorPropertyPage 类，使你能改变属性页的背景色以便和标签颜色匹配，如果 Figure 6 所示，对于属性页而言，改变背景色最容易的方法是处理 WM_ERASEBKGND：

BOOL CColorPropertyPage::OnEraseBkgnd(CDC* pDC)
{
	CRect rc;
	GetClientRect(&rc);
	pDC->FillSolidRect(rc, m_clrBackground);
	return TRUE;
}    

ctl.BackColor = Color.Aquamarine;

编程愉快！

向 Paul 提问和评论请发到 cppqa@microsoft.com.