Sars' History

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====== .Net Framework ======
===== Visual C++ CLR Class Library =====
公司內大部分的核心處理元件都是使用 COM DLL 寫成的，而且大部分的情況下也都是用 C++ 讀進去使用。這次由於接到的專案，客戶要求用 C# 做為 UI，呼叫我們的核心處理元件，由於核心處理元件有些複雜與低階，公司不打算讓客戶直接接觸到核心元件，有些功能可能也不打算開給客戶使用，因此希望能先包一層 wrapper 層。

整個架構就差不多是這樣：
  * UI - C# Console
  * Wrapper - Visuall C++ CLR Class Library
  * Kernel - COM DLL

以前其實已經有類似的合作經驗，當時是透過 Visuall C++ ATL Project 來完成的，但是當時傳遞的參數比較簡單，只有基本的 int/float/HRESULT 等等，最複雜也只到 SafeArray，這次則是要直接傳遞圖片的 raw data，處理起來複雜許多。

如果用 ATL 來寫 wrapper 層，預估可能五天還不一定做得玩，寫到第二天的時候發現窒礙難行，決議整個重來，改用 CLR Class Library 寫，兩天就把 UI + wrapper 層全部做完了！

趁記憶還新鮮，紀錄有用到的東西。使用 Visual Studio 2008 以及 .NET Framework 3.5 SP1。

==== Create Project ====
首先建立新的 Solution，選擇 Visual C++ → CLR → Class Library

{{:programming:createclrproject.png?nolink&640|}}

接著建立 C# 的 Console Project，在 Solution Explorer 視窗裡面的 Solution 'CLRTest' 上按滑鼠右鍵 → Add → New Project

{{:programming:createuiproject.png?nolink&640|}}

這邊 UI 的部分看是要選 Console Application 或是 Windows Forms Application 都可以。

接著在 C# 的 Project 上按滑鼠右鍵 -> Add Reference

{{:programming:solutionexplorer_addref.png?nolink|}}

選擇 Project 分頁，然後選擇剛剛建立的 CLR Project

{{:programming:addrefproject.png?nolink|}}

完成後應該就可以在 C# Project 的 References 裡面看到 CLR 的 Project

{{:programming:addref_finished.png?nolink|}}

==== CLR Class Library ====
在完成 Project 的建立之後，就可以開始寫 CLR Class 裡面所需要的功能，像是把 COM DLL 讀進來用，或是寫只有在 C++ 才能用的 [[http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ee719902%28v=vs.85%29.aspx|Windows Imaging Component (WIC)]] 等等。

這邊範例先增加兩個簡單的功能：Add、Minus

CLRTest.h
<code>
#pragma once

using namespace System;

namespace CLRTest {

	public ref class CLRTestClass
	{
	public:
		int Add(int x, int y);
		int Minus(int x, int y);
	};
}
</code>

CLRTest.cpp
<code>
// This is the main DLL file.

#include "stdafx.h"

#include "CLRTest.h"

using namespace CLRTest;

int CLRTestClass::Add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int CLRTestClass::Minus(int x, int y)
{
	return x - y;
}
</code>

完成後即可編譯 CLR Project，生出 Debug\CLRTest.dll 檔案。

這時用 Object Browser 打開 CLR Project，應該可以看到 Class 裡面有兩個 function 可以使用。

{{:programming:objbrowser.png?nolink|}}

==== C# ====
建立好 CLR Project 後，在 C# 就可以很方便的直接拿來用

<code>
using System;

using CLRTest;

namespace CLRTestConsole
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            CLRTestClass clr = new CLRTestClass();
            Console.WriteLine("3+2=" + clr.Add(3, 2));
            Console.WriteLine("3-2=" + clr.Minus(3, 2));
        }
    }
}
</code>

若編譯錯誤，可能是平台問題，打開 C# Project 的 Properties，在 Build Tab 裡面的 Platform target 選擇 x86

{{:programming:clr_x86.png|}}

==== 進階應用 ====
CLR 的特色之一就是可以直接拿 .Net Framework 的東西來用，因此要和 C# 互通特別容易，像是在 CLR 層將一張圖片檔案透過 GDI+ 打開，接著轉成 Byte Array 給 COM DLL 使用。

例如，COM DLL 內定義一個 buffer pointer 為
  BYTE *pBuffer;

在 CLR 層定義需要用到的類別

<code>
#using <system.drawing.dll>
using namespace System;
using namespace System::Drawing;
using namespace System::Drawing::Imaging;
</code>

將放在 path 的圖片打開：

  Bitmap^ srcBitmap = gcnew Bitmap(path);

透過 Bitmap.LockBits() 固定住記憶體位址，創建一塊 array<Byte> 記憶體空間，並將 Bitmap 的內容複製過去，最後用 pin_ptr 取得 pointer address，這樣就可以指定給 pBuffer 了！並且在 LockBits 使用完之後，記得要 UnlockBits。

<code>
	BitmapData^ srcBitmapData = srcBitmap->LockBits(System::Drawing::Rectangle(0, 0, srcBitmap->Width, srcBitmap->Height), ImageLockMode::ReadWrite, PixelFormat::Format32bppArgb);
	IntPtr ptr = srcBitmapData->Scan0;
	int bytes = Math::Abs(srcBitmapData->Stride) * srcBitmapData->Height;
	array<Byte>^ rgbValues = gcnew array<Byte>(bytes);
	System::Runtime::InteropServices::Marshal::Copy(ptr, rgbValues, 0, bytes);
	pin_ptr<Byte> p = &rgbValues[0];
	Byte* np = p;
	pBuffer = np;

	// ......

	srcBitmap->UnlockBits(srcBitmapData);
</code>

另外一個應用就是把 UI 建立好的 Bitmap 傳到 wrapper 層，轉換成 array<Byte> 後，再傳給 COM DLL 去把圖片放進去，這樣就可以直接把底層修改好的圖片顯示在 UI 上。

CLR 層的寫法是透過 Bitmap^% 取得一個 Bitmap 的 handle，並先產生好一塊 Byte Array 空間，COM DLL 修改完 Byte Array 後，複製到傳入的 Bitmap Handle

關於 **^%** 的用法可參考 [[http://stackoverflow.com/questions/6616599/does-the-symbol-replace-cs-ref-in-parameter-passing-in-c-cli-code|Does the ^ symbol replace C#'s “ref” in parameter passing in C++/CLI code?]] 

<code>
void CLRTestClass::SetBitmap(int temperature, int tint, Bitmap^% outputBitmap)
{
	BitmapData^ oBitmapData = outputBitmap->LockBits(System::Drawing::Rectangle(0, 0, outputBitmap->Width, outputBitmap->Height), ImageLockMode::ReadWrite, PixelFormat::Format32bppArgb);
	int bytes = Math::Abs(oBitmapData->Stride) * oBitmapData->Height;
	array<Byte>^ outputBuffer = gcnew array<Byte>(bytes);
	pin_ptr<Byte> oPin = &outputBuffer[0];
	Byte* pOPin = oPin;

	// 交由 COM DLL 修改內容...

	IntPtr oPtr = oBitmapData->Scan0;
	System::Runtime::InteropServices::Marshal::Copy(outputBuffer, 0, oPtr, bytes);
	outputBitmap->UnlockBits(oBitmapData);
</code>

C# 層的寫法則是先產生好一個 Bitmap，透過 ref Bitmap 的方式傳給 CLR 直接改記憶體內容，完成後即可用 PictureBox 顯示圖片

<code>
Bitmap bmPic = new Bitmap(openFileDialog1.FileName);
clImgRetouch.SetWhiteBalance(ref bmPic);
pictureBox1.Image = (Image)bmPic;
</code>

==== 參考文件 ====
C# Pass by Reference to CLR
  * [[http://msdn.microsoft.com/en-us/library/8903062a%28VS.90%29.aspx|% (Tracking Reference)]]
  * [[http://msdn.microsoft.com/en-US/library/yk97tc08%28v=vs.90%29.aspx|^ (Handle to Object on Managed Heap)]]
  * [[http://msdn.microsoft.com/en-US/library/te3ecsc8%28v=vs.90%29.aspx|gcnew]]
  * [[http://msdn.microsoft.com/en-us/library/1dz8byfh%28v=vs.90%29.aspx|pin_ptr]]
  * [[http://bobpowell.net/lockingbits.aspx|Using the LockBits method to access image data]]

WIC
  * [[http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/ff973956.aspx|Using the Windows Imaging Component]]

COM
  * [[http://msdn.microsoft.com/zh-tw/library/aa288455%28v=vs.71%29.aspx|COM Interop 第 1 部份：C# 用戶端教學課程]]
  * [[http://www.codeproject.com/Articles/38254/A-Beginner-Tutorial-for-Writing-Simple-COM-ATL-DLL|A Beginner Tutorial for Writing Simple COM/ATL DLL and Using it with .NET]]
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