C++の応用 - C Sharp DLLの使用

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概要

C++ EXEからC# DLLの関数を呼び出す方法は、幾つか方法が存在しており、各々にメリットとデメリットがある。
下記の表1に代表的な4種類の方法を示す。

表1. C++ EXEからC# DLLの関数を呼び出す方法

方法 メリット デメリット
C++/CLIを使う 最も簡単
VisualStudioのIntelliSenseも使用可能		 プロジェクトの設定で[CLIを使う]に変更する必要がある
.NET DLLExportを使用して、
C# DLLのメソッドをエクスポートする		 [CLIを使う]に変更しなくてよい
GetProcAddress関数が使用できるため、
よく知られた方法で関数を呼び出す事が出来る		 C# DLL側のソースコードが無い場合は利用できない
C# DLLに対するC++/CLIのラッパーDLLを作成して、
C++ EXEから使う		 [CLIを使う]に変更しなくてよい
COMを使用しない場合において、
元のプロジェクトの設定を変更したくない場合に使用可能		 やり方がスマートではない
C# DLLをCOM参照可能にする [CLIを使う]に変更しなくてよい C++ EXEのコード量が増えて面倒である


上表1において、以下の手順を記載する。

  • C++/CLIを使う
  • C# DLL側で関数をエクスポートする
  • C++/CLIのラッパープロジェクトを作成する
  • C# DLLをCOM参照可能にする



C++/CLIを使う方法

 // SampleDLL.cs
 namespace SampleDLL
 {
    public class Class1
    {
       public static int Sum(int a, int b)
       {
          return a + b;
       }
    }
 }

Visual C++のプロジェクト設定を開いて、[共通言語ランタイム サポート (/clr)]に変更する。

 
 // SampleEXE.cpp
 #include <Windows.h>
 #include <iostream>
 
 #using "SampleDLL.dll"
 using namespace SampleDLL;
 
 int main()
 {
    std::cout << Class1::Sum(1, 2) << std::endl;
    return 0;
 }



C# DLL側で関数をエクスポートする方法

まず、プロジェクトを作成してソースコードを記述する。

 // SampleDLL.cs
 namespace SampleDLL
 {
    public class Class1
    {
       [DllExport]
       public static int Sum(int a, int b)
       {
          return a + b;
       }
    }
 }



 
 // SampleEXE.cpp
 #include <Windows.h>
 #include <iostream>
 
 typedef int (*Sum)(int a, int b);
 
 int main()
 {
    auto hModule = LoadLibrary(L"DllExportTest.dll");
    auto sum = reinterpret_cast<Sum>(GetProcAddress(hModule, "Sum"));
    std::cout << sum(1, 2) << std::endl;
    return 0;
 }


次に、DllExport.batをダウンロードして、DllExport.batをC# DLLのslnファイルと同じ階層に配置する。

続いて、コマンドプロンプトを開いて以下のコマンドを実行して、.NET DLLExportを起動する。

DllExport.bat -action Configure

.NET DLLExportダイアログにて、[Installed]チェックボックスにチェックを入力して、[Apply]ボタンを押下する。

DotNET DLLExport.png


最後に、C# DLLのプロジェクトをリビルドすると、作成した関数がエクスポートされる。

C++/CLIのラッパープロジェクトを使用する方法

C#ライブラリの作成

まず、C#ライブラリを作成する。

 // CSharpDLL.cs
 namespace CSharpDLL
 {
    public static class CSharpDLLClass
    {
        public static void ShowValue(ref int value)
        {
            DialogResult result = MessageBox.Show("C# Message Box", "C# Message Box", MessageBoxButtons.OKCancel);
            if (result == DialogResult.OK)
            {
               value = 1;
            }
            else
            {
               value = 2;
            }
            return;
        }
    }
 }


C++/CLIライブラリの作成

次に、C++/CLIライブラリを作成する。

ソリューションエクスプローラからC++/CLIプロジェクトを右クリックして[参照の追加]を選択、上記で作成したC# DLLファイルを追加する。

また、Visual C++のプロジェクト設定を開いて、[構成プロパティ] - [全般] - [共通言語ランタイム サポート (/clr)]に変更する。
同様に、[構成プロパティ] - [C/C++] - [プリプロセッサ] - [プリプロセッサの定義]項目に、DLLプリプロセッサを追加する。

 
 // CppCLIDLL.cpp
 #include "stdafx.h"
 #include "CppCLIDLL.h"
 
 using namespace System;
 using namespace System::Reflection;
 using namespace CSharpDLL;
 
 namespace CppCLIDll
 {
    public ref class CppCLIClass
    {
       public:void ShowCSharpMessageBox(int *value)
       {
          CSharpDLLClass::ShowValue(*value);
          return;
       }
    };
 }
 
 void ShowMessageBox(int *value)
 {
    CppCLIDll::CppCLIClass clsCLI;
    clsCLI.ShowCSharpMessageBox(value);
 }



 // CppCLIDLL.h 
 #pragma once
 
 #ifdef DLL
 __declspec(dllexport) void ShowMessageBox(int *value);
 #else
 __declspec(dllimport) void ShowMessageBox(int *value);
 #endif


C++実行バイナリの作成

C++実行バイナリのプロジェクトを作成する。

暗黙的リンクを行う場合

メニューバーから[Visual C++のプロジェクト設定]を選択して、[構成プロパティ] - [C/C++] - [全般] - [追加のインクルードディレクトリ]項目に、
CppCLIDLL.hが存在するディレクトリを追加する。

同様に、[構成プロパティ] - [リンカー] - [全般] - [追加のライブラリディレクトリ]項目に、CppCLIDLL.libが存在するディレクトリを追加する。
さらに、[構成プロパティ] - [リンカー] - [入力] - [追加の依存ファイル]項目に、CppCLIDLL.libを追加する。

 
 // CppEXE.cpp
 
 #include "stdafx.h"
 #include <windows.h>
 #include "CppEXE.h"
 #include "CppCLIDLL.h"
  
 int _tmain()
 {
    int result = 0;
 
    ShowMessageBox(&result);
 
    if (result == 1)
    {
       printf("Ok Was Pressed \n");
       printf("%d\n", result);
    }
    else if (result == 2)
    {
       printf("Cancel Was Pressed \n");
       printf("%d\n", result);
    }
    else
    {
       printf("Unknown result \n");
    }
    system("pause");
 
    return 0;
 }


明示的リンクを行う場合
  1. まず、LoadLibrary関数を使用して、C++/CLIライブラリを読み込む。
  2. 次に、GetProcAddress関数を使用して、C++/CLIライブラリ内の関数オブジェクトのアドレスを取得する。
  3. C++/CLIライブラリの関数を呼び出す。


 // CppEXE.cpp
 
 #include "stdafx.h"
 #include <windows.h>
 #include "CppEXE.h"
 
 using fnShowMessageBox void(*)(int*);
 
 int _tmain()
 {
    int result = 0;
 
    // C++/CLIライブラリを呼び出す
    auto hModule = ::LoadLibrary(L"CppCLIDLL.dll");
 
    if (NULL == hModule) {
       return -1;
    }
 
    // C++/CLIライブラリの関数を読み込む
    auto ShowMessageBox = reinterpret_cast<fnShowMessageBox>(::GetProcAddress(hModule, "ShowMessageBox"));
 
    // C++/CLIライブラリの関数を実行する
    ShowMessageBox(&result);
 
    return 0;
 }



C# DLLをCOM参照可能にしてC++ EXEから使用する方法

まず、C# DLLプロジェクトを作成して、アセンブリ情報を設定する。

  1. C# DLLプロジェクトのプロパティを開く。
  2. プロパティ画面左にある[アプリケーション]タブを選択して、[アセンブリ情報]ボタンを押下する。
  3. [アセンブリをCOM参照可能にする]チェックボックスにチェックを入力して、[OK]ボタンを押下する。


次に、ビルドの設定を行う。

  1. C# DLLプロジェクトのプロパティを開く。
  2. プロパティ画面左にある[ビルド]タブを選択して、[COM相互運用機能の登録]チェックボックスにチェックを入力する。
  3. C# DLLプロジェクトのプロパティを保存する。


※注意1
[COM相互運用機能の登録]は、regasmコマンドによるCOMのレジストリ登録を、ビルド時に自動で行う機能と思われる。
そのため、開発時(デバッグ時)は有効にした方が便利であるが、インストール時はCOMのレジストリ登録が自動で行われないため注意すること。

※注意2
Windowsにログインしているアカウントの権限によっては、ビルド時にレジストリへの登録に失敗するエラーが発生することがある。
その時は、Visual Studioを管理者権限で実行すれば登録できる。

C# DLLでは、以下のような内容のソースコードを記述する。
この時、C++ EXE側から呼ぶクラスには、以下の属性を付加する。

  • ComVisible
  • ClassInterface
  • Guid (Visual Studioの[ツール]メニューバー - [GUIDの作成]を選択する)
 // CSharpCOMDLL.csファイル
 
 using System;
 using System.Runtime.InteropServices;
 
 namespace CSharpCOMDLL
 {
    [ComVisible(true)]
    [ClassInterface(ClassInterfaceType.AutoDual)]
    [Guid("85555B74-E2E0-4493-9869-3CE95F13CB99")]  // Visual Studioの[ツール]メニューバー - [GUIDの作成]を選択する
    public class CSharpCOMDLLClass
    {
       public Int32 Add(Int32 iParam1, Int32 iParam2)
       {
          int iRet = iParam1 + iParam2;
          return (Int32)iRet;
       }
 
       public Int32 AddStr([MarshalAs(UnmanagedType.BStr)]string str)  // 文字列を指定する場合はマーシャリングする
       {
          Console.WriteLine(str);
          return (Int32)0;
       }
    }
 }


C++ EXEプロジェクトを作成して、以下のような内容のソースコードを記述する。

 // main.cppファイル
 
 #include <iostream>
 #include <Windows.h>
 
 IDispatch *pIDisp = NULL;
 IUnknown *pIUnk = NULL;
 
 long Init(void);
 long Finalize(void);
 long AddInt(long p_Number1, long p_Number2);
 long AddStr();
 
 int main()
 {
    // COMの初期化処理
    Init();
 
    // C# DLLのメソッドを呼ぶ
    int l_Result = Add(300, 500);
 
    //後処理
    Finalize();
 
    printf("Calc Result : %d", l_Result);
 
    return 0;
 }
 
 // 初期化関数
 long Init(void)
 { 
    // COMの初期化
    ::CoInitialize(NULL);
 
    // ProcIDからCLSIDを取得（ネームスペース名．クラス名）
    CLSID clsid;
    HRESULT h_result = CLSIDFromProgID(L"CSharpCOMDLL.CSharpCOMDLLClass", &clsid);  // 第1引数は、呼び出すC# DLLの<名前空間名>.<クラス名>にすること
    if (FAILED(h_result))
    {
       return -1;
    }
 
    // インスタンスの生成
    h_result = CoCreateInstance(clsid, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IUnknown, (void**)&pIUnk);
    if (FAILED(h_result))
    {
       return -2;
    }
 
    // インターフェースの取得（pIDispは共通変数）
    h_result = pIUnk->QueryInterface(IID_IDispatch, (void**)&pIDisp);
    if (FAILED(h_result))
    {
       return -3;
    }
 
    return 0;
 }

 // COMの終了処理
 long Finalize()
 {
    // インスタンスの開放
    pIDisp->Release();
 
    // インターフェイスの開放
    pIUnk->Release();
 
    // COMの開放
    ::CoUninitialize();
 
    return 0;
 }
 
 // C# DLLのメソッドを呼ぶ
 long AddInt(long p_Number1, long p_Number2)
 {
    // メソッド名からID(DISPID)を取得（関数名の設定）
    DISPID dispid = 0;
    OLECHAR *Func_Name[] = { SysAllocString (L"Add") };  // C# DLLの呼び出すメソッド名を指定する
    HRESULT h_result = pIDisp->GetIDsOfNames(IID_NULL, Func_Name, 1, LOCALE_SYSTEM_DEFAULT, &dispid);
    if (FAILED(h_result))
    {
        return -1;
    }
 
    // メソッドに渡すパラメータを作成(DISPPARAMS、 VariantInit等)
    DISPPARAMS params = {0};
    params.cNamedArgs = 0;
    params.rgdispidNamedArgs = NULL;
    params.cArgs = 2;  // 呼び出す関数の引数の数
 
    // 引数の指定 （順番が逆になることに注意すること）
    VARIANTARG* pVarg = new VARIANTARG[params.cArgs];
    pVarg[0].vt = VT_I4;
    pVarg[0].lVal = p_Number2;
    pVarg[1].vt = VT_I4;
    pVarg[1].lVal = p_Number1;
    params.rgvarg = pVarg;
 
    VARIANT vRet;
    VariantInit(&vRet);
 
    // C# DLLのメソッドを呼ぶ(pIDisp->Invoke)
    pIDisp->Invoke(dispid, IID_NULL, LOCALE_SYSTEM_DEFAULT, DISPATCH_METHOD, &params, &vRet, NULL, NULL);
 
    delete[] pVarg;
 
    return vRet.lVal;
 }
 
 long AddStr()
 {
    // メソッド名からID(DISPID)を取得（関数名の設定）
    DISPID dispid = 0;
    OLECHAR *Func_Name[] = { SysAllocString (L"AddStr") };
    HRESULT h_result = pIDisp->GetIDsOfNames(IID_NULL, Func_Name, 1, LOCALE_SYSTEM_DEFAULT, &dispid);
    if (FAILED(h_result))
    {
       return -1;
    }
 
    // メソッドに渡すパラメータを作成(DISPPARAMS、 VariantInit等)
    DISPPARAMS params = {0};
    params.cNamedArgs = 0;
    params.rgdispidNamedArgs = NULL;
    params.cArgs = 1;  // 呼び出すメソッドの引数の数
 
    // 引数の指定 （順番が逆になることに注意すること）
    VARIANT var;
    DISPPARAMS dispParams;
    var.vt = VT_BSTR;                          // 引数に渡すデータ型をBSTRにする
    var.bstrVal = SysAllocString(L"あいうえお");  // 引数に渡す文字列
    dispParams.cArgs = 1;
    dispParams.rgvarg = &var;
    dispParams.cNamedArgs = 0;
    dispParams.rgdispidNamedArgs = NULL;
 
    VARIANT vRet;
    VariantInit(&vRet);
 
    // C# DLLのメソッドを呼ぶ(pIDisp->Invoke)
    printf("[OK] Invoke start\r\n");
    h_result = pIDisp->Invoke(dispid, IID_NULL, LOCALE_SYSTEM_DEFAULT, DISPATCH_METHOD, &dispParams, &vRet, NULL, NULL);
    if (FAILED(h_result))
    {
       printf("[NG] Invoke failed\r\n");
       return -2;
    }
 
    return vRet.lVal;
 }


管理者権限でPowerShellまたはコマンドプロンプトを実行する。
次に、regasmコマンドを使用して、C# DLL(COM)を登録する。
C# DLLのプラットフォーム(x86/x64)により、x86/x64向けのregasmと合致させる必要があることに注意する。

また、regasm.exeをC++ EXE側のプロジェクトディレクトリにコピーして実行しても構わない。

# プロジェクトがx86の場合
C:\Windows\Microsoft.NET\Framework\<.NETのバージョン>\regasm /codebase <C# DLLのファイル名>.dll

# プロジェクトがx64の場合
C:\Windows\Microsoft.NET\Framework64\<.NETのバージョン>\regasm /codebase <C# DLLのファイル名>.dll


C++ EXEを実行する場合、以下の内容のバッチファイルを作成して、管理者権限で実行する。
常にregasmコマンドを実行する場合、C# DLLプロジェクトの[COM相互運用機能の登録]の設定は不要である。
ただし、デバッグ時においては有効にした方が便利である。

 rem exerun.batファイル
 
 @echo off
 cd %~dp0
 regasm /codebase <C# DLLのファイル名>.dll
 start /wait <C++ EXEのファイル名>.exe
 echo exeからの戻り値は %ERRORLEVEL% です
 pause


下表に、C#のデータ型、C++のデータ型、VARTYPEの関係を示す。

C++から引数を指定する場合、および、C# DLLからの戻り値を取得するために、VARIANT型を使用する必要がある。
そのため、C#、C++、VARIANT型の関係を理解する必要がある。

C++ C# VARTYPE 使用するメンバ
SHORT (short) short (System.Int16) VT_I2 iVal
INT (int)
LONG (long)		 int (System.Int32) VT_I4 lVal
BOOL (long) bool (System.Boolean) VT_BOOL boolVal
LPCSTR (const char *)
LPCWSTR (const wchar_t *)		 string (System.String) VT_BSTR bstrVal
FLOAT (float) float (System.Single) VT_R4 fltVal
DOUBLE (double) double (System.Double) VT_R8 dblVal


※注意3

  • C# DLLがx64の場合、C++ EXEもx64でビルドする必要がある。
    同様に、C++ EXE -> C# COM DLL(ラッパーDLL) -> C# DLLとする場合も、ラッパーDLLはx64である必要がある。
  • C# DLLがx86の場合、C++ EXEもx86でビルドする必要がある。
    同様に、C++ EXE -> C# COM DLL(ラッパーDLL) -> C# DLLとする場合も、ラッパーDLLはx86である必要がある。



デバッグ

C++プロジェクトからC#プロジェクトに対するデバッグを有効にする手順を記載する。

  1. [ソリューションエクスプローラー]に表示されているC++プロジェクトを右クリックして、[プロパティ]を選択する。
  2. [<プロジェクト名> プロパティページ]画面にて、[構成プロパティ] - [デバッグ]を選択する。
  3. [デバッガーの種類]項目を、[混合]または[自動]に設定して、[OK]ボタンを押下する。



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