c#结构体4字节对齐_当Java遇上C++：使⽤JNA传递复杂数据
结构
最近在 UMStor 的开发过程中，需要写⼀个 C/C++ 库的 Java SDK。试想，如果⽤ Java 完完全全重新写⼀个对应的 SDK，不免⼯作量太⼤，于是我搜了⼀下，是否有可能让 Java 访问 C/C++ 库中的接⼝ (.dll, .so)。
JNI
JNI (Java Native Interface) 是⼀种技术，通过这种技术可以做到以下两点：
Java 程序中的函数可以调⽤ Native 语⾔写的函数，Native ⼀般指的是 C/C++ 编写的函数。
Native 程序中的函数可以调⽤ Java 层的函数，也就是在 C/C++ 程序中可以调⽤ Java 的函数。
我们都知道承载 Java 世界的虚拟机是⽤ Native 语⾔写的，⽽虚拟机⼜运⾏在具体平台上，所以虚拟机本⾝⽆法做到平台⽆关。然⽽，有了 JNI 技术，就可以对 Java 层屏蔽具体的虚拟机实现上的差异了。这样，就能实现 Java 本⾝的平台⽆关特性。其实 Java ⼀直在使⽤JNI 技术，只是我们平时较少⽤到罢了。
JNI 的使⽤并不简单，如果已有⼀个编译好的 .dll/.so ⽂件，如果使⽤ JNI 技术调⽤，我们⾸先需要使⽤ C 语⾔另外写⼀个 .dll/.so 共享库，使⽤ SUN 规定的数据结构替代 C 语⾔的数据结构，调⽤已有的 dll/so 中公布的函数。然后再在 Java 中载⼊这个库 dll/so，最后编写 Java native 函数作为链接库中函数的代理。经过这些繁琐的步骤才能在 Java 中调⽤本地代码。
JNA
JNA (Java Native Access) 是建⽴在 JNI 技术基础之上的⼀个 Java 类库，它使我们可以⽅便地使⽤ Java 直接访问动态链接库中的函数。我们不需要重写我们的动态链接库⽂件，⽽是有直接调⽤的 API，⼤⼤简化了我们的⼯作量。但是 JNA ⼀般只适⽤于较为简单的
C/C++ 库，如果接⼝、数据结构复杂的话就不推荐。⽽且 JNA 也只提供了 C/C++ 对 Java 的接⼝转化。
SWIG
SWIG ( Simplified Wrapper and Interface Generator )，是⼀款开源软件，其⽬的是将 C/C++ 编写的函数库封装成其他语⾔的接⼝，包括: Java, Python, Perl, Ruby, C#, PHP 等诸多主流编程语⾔。SWIG 底层仍然还是 JNI，如果我们只是要访问简单的 C/C++ 接⼝，那么 JNA 更合适；但是如果接⼝较为复杂，那 SWIG 就是最佳⽅案。
我所要⾯对的 C/C++ 库的接⼝⽐较复杂，⽤到了不少⾃定义的结构体，按理说我应该使⽤ SWIG 才对，不过由于⼀些原因，我还是使⽤了 JNA 来开发这个 Java SDK，算是给⾃⼰挖了⼀个不⼩的坑。
本⽂会着重介绍如何⽤ JNA 传递复杂的数据结构，因此 JNA 的⼊门教程在这⾥不再赘述，⼤家可以⾃⾏百度，应该⼀搜⼀⼤把。
基本类型对照表
下表是 JNA 官⽹给出的基本类型的 C 语⾔和 Java 类型对照表：
这张对照表⼀般已经能够满⾜跨平台、跨语⾔调⽤的数据类型转换需求，因为如果我们要做跨语⾔调⽤，应当尽量使⽤基本和简单的数据类
型，⽽不要过多使⽤复杂结构体传递数据，因为 C 语⾔的结构体中，每个成员会执⾏对齐操作与前⼀个成员保持字节对齐，也就是说，成
员的书写顺序会影响结构体占⽤的空间⼤⼩，因此会在 Java 端定义结构体时会造成不⼩的⿇烦。
⽐如，如果跨语⾔调⽤的函数中参数包含 stat 这个结构体：我们都知道，stat 这个结构体是⽤来描述 linux ⽂件系统的⽂件元数据的基本
结构，但⿇烦的是，这个结构体的成员定义次序在不同的机型上并不相同，如果我们在 Java 端重写这个结构体，会产⽣兼容性问题。
结构体定义
有时候我们需要在 Java 端访问某个 C/C++ 结构体中的成员，我们就需要在 Java 端复写这个结构体，在复写的时候需要注意两点：需要在结构体定义中定义 2 个内部类 ByReference 和 ByValue，来实现指针类型接⼝和值类型接⼝；
重写 getFieldOrder( ) 来告诉 C/C++ 的成员取值次序。
下⾯我们通过⼀个栗⼦来看⼀下在 Java 只不过怎么模拟定义⼀个 C/C++ 结构体：
C/C++ 代码
复制代码
typedef struct A { B* b;  void* args; int len;}; typedef struct B {  int obj_type;};
Java 代码
复制代码
/* 结构体 A 定义 */public static A extends Structure { // 构造函数定义 public A() { super(); }  public A(Pointer _a) { super(_a); }  // 结构体成员定义 public B.ByRefere 结构体传递
如果需要在 Java 端访问某个结构体的成员，需要使⽤ ByReference (指针、引⽤) 或是 ByValue(拷贝参数)；如果只是起到数据传递，不
关⼼具体内部结构，可以使⽤ PointerByReference 和 Pointer。
复制代码
test_myFun(struct A a) test_myFun(A.ByValue a)  test_myFun(struct A *a) test_myFun(A.ByReference a)  test_myFun(struct A **a) test_myFun(A.ByReference[] 回调函数
我们有时候会在 C/C++ 中加⼀个带回调函数的函数，例如：
复制代码
typedef bool (*test_cb)(const char *name); int test_myFun(test_cb cb, const char *name, uint32_t flag);
如果我们需要在 Java 端调⽤ test_myFun 函数，则我们需要在 Java 端定义⼀个与 test_cb 相同的回调接⼝:
复制代码
public interface testCallback extends Callback {  //invoke 对应 test_cb，注意参数顺序需要保持⼀致 boolean invoke(String name); }
java jna定义该回调接⼝的实现:
复制代码
public class testCallbackImpl implements testCallback { @Override  public int invoke(String name) {  System.out.printf("Invoke Callback " + name + " successfully! test_myFun 函数 Java 端定义：
复制代码
int testMyFun(Callback cb, String name, int flag);
调⽤实例：
复制代码
int rc = testMyFun(new testCallbackImpl(), "helloworld", 1);
总结
其实我们可以看到，JNA 使⽤的主要难点在于结构体定义和传递，只要弄清楚如何对付结构体，剩下的事情也就⽔到渠成了。说了这么多，其实就想告诉⼤家，在做跨语⾔调⽤时，尽量还是要封装⼀下函数、结构体，让数据传递时更为简单。
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