C++CLI（⼀）-C++CLI简介
随着C++的深⼊学习Unity与各⼤C++机器学习类库算法的编写和调⽤需求，⽤C++/CLI与Unity的C#之间建⽴关联性也越来越显得重要(怎么感觉C++是个⼤坑。。。。。)
程序集与元数据
writeline函数
传统的C++编译模式包括把单独的源⽂件编译为⽬标⽂件（obj），再把⽬标⽂件与库函数链接在⼀起，以⽣成可执⾏程序。⽽CLI模式却⼤不相同，它涉及到程序集的创建与使⽤(类似C#的编译过程)。简单来说，在不计输⼊源⽂件数⽬的基础上，程序集即为单次编译的输出。如果输出带有⼀个进⼊点函数（例如main函数），它即为⼀个.exe⽂件；如果没有，它则为⼀个.dll⽂件。任何引⽤外部程序集⽽⽣成的编译，必须要访问所依赖的程序集，此时也没有类似传统链接时⽤到的头⽂件机制，⽽是通过编译器在所依赖的程序集内部查，来访问所需的外部信息。
程序集包含了元数据，其描述了包含在那⾥的类型与函数，还有CIL（Common Intermediate Language）指令——Microsoft称其
为“MSIL”。元数据与指令能通过平台独⽴的VES（Virtual Execution System）来执⾏。 ##CLI类型 例1是⼀个模拟⼆维点的类。此处不得不提到命名空间，所有的CLI标准库类型都属于System命名空间，或嵌套在其内部的某个命名空间之下，例如System::Object和System::String，还有System::IO、 System::Text、System::Runtime::CompilerOptions等等。标记1可避免在程序中⼀直使⽤namespace限定词。
例1：
/*1*/
using namespace System;
/*2*/
public ref class Point
{
int x;
int y;
public:
//定义⽤于读写X与Y实例属性
/*3a*/ property int X
{
/*3b*/      int get() { return x; }
/*3c*/      void set(int val) { x = val; }
}
/*4a*/ property int Y
{
/
*4b*/      int get() { return y; }
/*4c*/      void set(int val) { y = val; }
}
//定义实例构造函数
/*5a*/  Point()
{
/*5b*/      X = 0;
/*5c*/      Y = 0;
}
/*6a*/ Point(int xor, int yor)
{
/
*6b*/      X = xor;
/*6b*/      X = xor;
/*6c*/      Y = yor;
}
//定义实例⽅法
/*7a*/ void Move(int xor, int yor)
{
/*7b*/      X = xor;
/*7c*/      Y = yor;
}
/*8a*/ virtual bool Equals(Object^ obj) override
{
/*8b*/      if (obj == nullptr)
{
return false;
}
/*8c*/      if (this == obj)
{
return true;
}
/*8d*/      if (GetType() == obj->GetType())
{
/
*8e*/          Point^ p = static_cast<Point^>(obj);
/*8f*/          return (X == p->X) && (Y == p->Y);
}
return false;
}
/*9*/  virtual int GetHashCode() override
{
return X ^ (Y << 1);
}
/*10a*/ virtual String^ ToString() override
{
/
*10b*/    return String::Concat("(", X, ",", Y, ")");
}
}
在标记2中，我们定义了⼀个称为Point的引⽤类（ref class），⼀个引⽤类是⼀个CLI引⽤类型，当两者⼀起使⽤时，ref与class（中间有空格）表⽰了⼀个新的关键词。
public前缀表明了类型在它的⽗类程序集之外可见——即可访问（只有两种类型的可见性，public和private，类型默认为private），另外，只有类型才能有可见性属性，⾮成员函数、全局变量及⽂件范围内的typedef都不能在它们的⽗类程序集之外访问。
与C++程序员预想的⼀样，除了默认的成员可访问性，⼀个引⽤结构（ref struct）与引⽤类基本上⼀模⼀样，在这，我们把两者都称为引⽤类。
每个引⽤类都有⼀个基类，如果没有显式指定，那么默认的基类即为System::Object，⼀个引⽤类有且只能有⼀个基类。
我们先不管Point在内部是怎么表⽰的，考虑到它有X与Y属性，我们在此使⽤了笛卡尔坐标，实现起来⾮常简单；如果它使⽤极坐标，那么就复杂多了。
作为成员的标量属性，也对实例提供了类似字段的访问性，在标记3(a)中，⽤int类型定义了⼀个X属性，property符号是⼀个上下⽂关键字，⽽不是⼀个全局保留的关键字，它的⽤法只限于在这个上下⽂中。
]对于get与set存取程序，在⼀个属性中即可有任意⼀个，也可两者兼有。在标记3(b)中，get返回既定属性的值；⽽在标记3(c)中，set使⽤编程者提供的值来设置即定的属性值。这两个存取程序分别以名字get与set定义为单独的函数，必须接受或返回相应的声明类型值，在本例中，为int（注意，这两个名字不是关键字）。存取程序也能具有不同的可访问性，但可能会妨碍到语⾔间的互操作性（interop），因为其他CLI语⾔可能不⽀持。
]在标记5(b)与5(c)代表的默认构造函数中，是使⽤set的简单例⼦——X与Y均被设置为零，注意，不能使⽤X=Y=0来代替，因为set为⼀个void返回类型，所以⼦表达式Y=0不能出现在另⼀个表达式中。
对⼀个引⽤类来说，相等性是通过函数Equals来实现的，⽽不是重载==操作符，如标记8(a)所⽰。因为Point重载了
System::Object::Equals，所以Point::Equals必须被声明为virtual，再次提醒的是，override符号也是⼀个上下⽂关键字，⽽不是⼀个保留关键字。⽽这个函数重载了Object中的⼀个函数，所以需要接受⼀个Object作为参数，⽽不是⼀个Point。
实际上，参数带有类型Object^，其表⽰“Object的句柄”，并指向托管堆（垃圾回收）中的⼀个对象。句柄在此是⼀个C++/CLI术
语，CLI实际上把它称为“引⽤”，但C++已经有引⽤了，这是两回事。
有经验的C++类设计⼈员可能会留意到，在这个类的定义中，缺乏了两个重要的东西：函数未const限定；且参数不是作为⼀个const句柄传递的。为什么会这样呢？因为引⽤类的成员函数不会⽤const来限定，CLI也没有概念上的const函数；把参数声明为⼀个const句柄将会使它成为另⼀种类型，这样它就不再能被System::Object::Equals重载了（const类型的句柄是允许的，但它们只能被⽤在⼀个C++/CLI上下⽂之内，⽽不能与任何CLI标准库函数⼀起使⽤的，因为⽬前CLI中还未有const这个概念，未来版本的C++/CLI有可能会全⾯⽀持const，但其他语⾔仍不会⽀持const）。
在标记8(b)中，我们把obj与nullptr作⼀⽐较。nullptr关键字表⽰常量空值，当使⽤在⼀个句柄上下⽂中时，它表⽰空句柄——没有指向任何对象的句柄；当使⽤在⼀个指针上下⽂中时，它表⽰空指针——没有包含任何地址的指针。
为防⽌⾃⾝⽐较，在标记8(c)中，把obj与this作⼀对⽐。在⼀个⾮引⽤类（指本地类）中，this是⼀个实例函数调⽤时指向对象的指针，可带有const限定符；在⼀个引⽤类中，则是实例函数调⽤时指向对象的句柄——此处要再次提醒⼤家，不允许带有const限定符。也可以通过类似以指针访问成员时的指
向操作符 ->，来访问类中成员，只不过此处使⽤的是句柄。
Equals是为了确保其⽐较的两个对象有着相同的类型，所以在标记8(d)中调⽤了System::Object::GetType，其返回⼀个代表当前实例运⾏时类型的System::Type句柄，如果两个System::Type对象引⽤指向同⼀对象，则它们代表了同⼀类型。此处，我们⽐较的是两个句柄，⽽不是两个类型对象。
⼀旦你获知两个对象为同⼀类型，就可以安全地把Object句柄向上转换为⼀个Point句柄，进⽽执⾏数据⽐较，⽽不⽤担⼼发⽣错误的类型匹配这样的异常，在此，使⽤了static_cast。
为使哈希表（散列表）数据结构⼯作正常，在对象中必须有⼀个名为GetHashCode的函数。基本上，如果⼀个类型定义了Equals，它也应该同时定义GetHashCode，其是重载System::Object的版本，如标记9。
与相等性⽐较类似，值的格式化是通过⼀个重载System::Object的函数实现的，如标记10(a)，⽽不是重载<<；操作符。这个函数称为ToString，它的功能是创建并返回⼀个当前实例的字符串，它调⽤了System::String::Concat连接三个字符串及两个int，实现了所需功能。
毫⽆疑问，不可能对任⼀参数及类型的搭配，Concat都能有⼀个适当的重载版本，那么，Concat是怎样处理这些参数的呢？本例中使⽤的重载版本如下：
static String^ Concat(... array<Object^>^ list);
圆括号中的参数声明（其必须有⼀托管的数组类型），表明可接受任意数量给定元素类型的参数，即，它是⼀个类型安全的varargs——参数数组，参数列表为⼀指向对象句柄托管数组的句柄。
这两个int——X与Y转换为Object^过程，在基本数据类型对Object^的表达式中，都存在着⼀个隐式转换，这个过程称为“装箱”，也就是包含基本数据类型值的对象，在托管堆上的分配。逆过程称为“拆箱”，这需要显式转换。
最后提⼀下命名约定。CLI指定了类、函数、属性必须以PascalCase模式来编写，也就是说，每个单词的⾸字母必须⼤写，⽽CLI标准库也遵循这条原则。
⼀个简单的⽰例程序
例2是⼀个使⽤了Point类的简单程序，下⾯以此为例简单讲解各⽅⾯的含义：
例2：
using namespace System;
int main()
{
/*1*/  Point^ p1 = gcnew Point;
/*2*/  Console::WriteLine("p1 = {0}, p1's HashCode = {1}", p1, p1->GetHashCode());
/*3*/  p1->Move(5, 7);
/*4*/  Console::WriteLine("p1 = {0}, p1's HashCode = {1}", p1, p1->GetHashCode());
/*5*/  Console::WriteLine("p1 Equals Point(9, 1) = {0}",                    p1->Equals(gcnew Point(9, 1)));
}
分配托管内存：在标记1中，定义了⼀个指向Point类型的句柄，并⽤gcnew操作符返回的位置初始化它，gcnew操作符是⼀个关键字，它为⼀个新的Point对象在托管堆中，分配了相应的空间，与⼤家想的⼀样，此处还会调⽤默认的构造函数。在⽬前的C++/CLI版本中，引⽤类的对象只能驻留于堆栈或托管堆中，与其他CLI语⾔不同，C++/CLI可以让你编写能被传递，并通过复制构造函数或 = 操作符赋值的引⽤类，还可以重载Clone函数，实现虚拟（深度）赋值。
格式化输出：CLI提供了⼀系列的I/O类型——使⽤功能性注解的函数。最简单的例⼦就是System::Console Write和WriteLine（见标记2）的重载版本，其向标准输出设备输出⽂本，WriteLine会跟上⼀个新⾏，⽽Write则不会。
这类函数有许多重载的版本，然⽽，最常见的形式是接受⼀个包含⽂本的格式化字符串，并带有可选的格式指定符——由花括号进⾏分隔，其后紧接需要格式化其值的参数。格式指定符 {0} 对应于紧接着格式化字符串传递进来的第⼀个参数；⽽ {1} 则对应于第⼆个参数，以此类推。与Concat类似，也有⼀些接受⼏个固定参数的重载版本，或可接受⼏个固定参数并同时接受⼀个可变数⽬的参数，在本例中，使⽤了如下的版本：
static void WriteLine(String^ format, Object^ arg0, Object^ arg1);
字符串在此被隐式转换为String^。因为p1是⼀个Point^，且Point是从Object继承⽽来，所以p1是is关系。GetHashCode返回⼀个int，因此在被传递之前，会被装箱为Object^。⼀旦执⾏到WriteLine，它会调⽤第⼆个和第三个参数的ToString函数，并输出结果字符串。以下是程序的输出：
p1 = (0,0), p1's HashCode = 0
p1 = (5,7), p1's HashCode = 11
p1 Equals Point(9, 1) = False
垃圾回收：由句柄p1引⽤的内存驻留于托管堆中，⽽托管堆则处于垃圾回收器“监视”之下，当⼀个句柄超出作⽤域时，其引⽤的内存就少了⼀个与此相联的句柄，继⽽当句柄计数为零时，内存就被⾃动回收了。如果⼀个句柄在某段时间内并没有超出作⽤域，但你已不需要其引⽤的内存了，就可以设置句柄为nullptr来减少其的引⽤计数，在此，没有办法来显式释放⼀块托管内存。另外，也可以对句柄调⽤delete，它会马上运⾏析构函数（Dispose函数），但这块内存仍不会被回收，直到垃圾回收器决定回收它。
编译程序
如果要把Point与main程序放在两个不同的程序集中，必须创建两个项⽬——为Point类创建Point项⽬，为应⽤程序创建Main项⽬。
要创建Point项⽬，可在Visual Studio.NET 2005中选择“⽂件｜新建｜项⽬｜空项⽬”（不要选择“类库”）。在“解决⽅案资源管理器”中到“源⽂件”，⿏标右键单击选择“添加｜新建项”，在对话框左边的类别栏中选择“代码”，接着在右边选择“C++⽂件”，输⼊Point名称，并在打开的⽂件中粘贴例1中代码，保存⽂件。
在“解决⽅案资源管理器”中，右键单击项⽬名Point，⾸先，选择“属性｜配置属性｜常规”，把“配置类型”改为“动态库（.dll）”，选择“公共语⾔运⾏库⽀持”为“公共语⾔运⾏库⽀持（/clr）”；其次，在“C/C++｜代码⽣成”中，把“运⾏时库”改为多线程 DLL （/MD）；最后，在“链接器｜常规”栏中，把“输出⽂件”后缀名从.exe改为.dll。
虽然在选择“类库”时，这些都是由Visual Studio.NET 2005⾃动完成的，但它会⽣成⼀⼤堆你不需要的⽀持⽂件。此时，选择“⽣成”，就会在Point/debug⽬录中到Point.dll了。
创建Main项⽬与创建Point项⽬⾮常类似，除了这个项⽬叫做“Main”，且源⽂件为Main.cpp外。（在此有⼀个⼩技巧，你可以运⾏Visual Stuio.NET的两个实例，这样，你就可以同时编辑两个项⽬了。）默认情况下，选择“空项⽬”会⽣成⼀个.exe⽂件，这正是我们想要的。因为Main.cpp引⽤了Point类型，所以需要告诉编译器在哪可以这个类型的⽗类程序集：⾸先，在“解决⽅案资源管理器”中，右键单击项⽬名Main，依次选择选择“属性｜配置属性｜常规”，选择“公共语⾔运⾏库⽀持”为“公共语⾔运⾏库⽀持（/clr）”，点击对话框的“应⽤”按钮；其次，在“通⽤属性｜引⽤｜添加新引⽤”对话框中，选择“浏览”选项页，定位⾄Point⽬录的Point.dll⽂件，点击“确定”退出；最后，在“C/C++｜代码⽣成”中，把“运⾏时库”改为多线程 DLL （/MD）。此时，选择“⽣成”，就会在
Main/debug⽬录中⽣成了，执⾏此⽂件，就可以看到相应的输出。

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