C#调用tensorflow的C++代码

2021-04-22

C#调用C++

C#作为极受欢迎的桌面窗口编写语言，如何使用C#调用C++代码一直是备受讨论的话题，这里简单介绍C#调用C++代码的方式。
首先C#相比于C++而言更高级一点，所以C#不能直接调用C++的代码。常用的方法是将C++代码编译成动态链接库，让C#去调用动态链接库，这里的原理底层就是将机器码之间的互相调用了。但是dll的调用在C++里需要头文件的引用，但是C#里依旧不需要头文件，C#是直接引用dll到内存里，这里就需要C#对dll中需要引用的函数进行一些预处理的定义。这一步C#分为两种模式，托管和非托管。

托管和非托管

托管引用
托管引用是基于CLR在C++代码编译dl时引入CLR支持，将C++代码编译成托管代码，而托管代码和C#代码是通用的，一样的两次编译。托管代码的好处就是，托管代码运行在CLR上可以跨平台、跨语言，并且CLR有自己的内存回收和安全检测，减少了C++部分的开发压力。但是tensorflow的C++项目是不支持托管的，如果在编译tensorflow c++项目的dll，会报C1189 <mutex> is not supported when compiling with /clr or /clr:pure，这里主要是tensorflow不支持CLR，所以对于C#想要调用tensorflow的C++代码，只可以用非托管引用。
非托管引用
那么什么是非托管引用？其实就是直接在dll编译的时候使用__declspec(dllexport)暴露出调用的函数接口，然后在C#引用dll支持，定义对于的接口，确定参数和返回值的类型，直接在内存中引用机器码。
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[DllImport(@"TestLib.dll")] // 引用TestLib.dll
public static extern void DisplayHelloFromDLL(); // 定义接口

Tensorflow C++代码引用样例

C++的封装：函数封装和类封装

以下封装方式只是C++内部的不同，C#的调用不会有区别。
第一步在visual studio中创建一个链接库的项目
C++动态链接库项目创建
不用去管里面的文件结构，接下来就是分为函数封装和类封装两种情况来讨论，首先请先配置好tensorflow的C++环境。

函数封装
首先创建要编译的类DLLTest，则得到两个文件DLLTest,h和DLLTest.cpp

然后我们在DLLTest.h中进行编译声明：
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#pragma once
#ifdef TFDLL_EXPORTS
#define TFDLL_API __declspec(dllexport)
#else
#define TFDLL_API __declspec(dllimport)
#endif
接下来继续在DLLTest.h中进行要暴露的接口声明：
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EXTERN_C TFDLL_API int Add(int x, int y);
接下来在DLLTest.cpp中进行声明的接口实现，这部分和普通C++代码编写没有区别。最后直接编译运行，在编译的时候记得选择适合自己项目的编译模式，最后会得到DLLTest.dll、DLLTest.lib和DLLTest.pdb，则C++函数编译部分就结束了。

类封装
类的封装就复杂了一些，其实就是在外面套了个壳，将类方法暴露出来。如下有DLLClass.cpp和DLLClass.h为内部类。那么我们不用修改内部类，而修改DLLTest.h和DLLTest.cpp。

// DLLTest.h
#pragma once
#include "DLLClass.h"
namespace DLLTestWrapper {
	extern "C" DETECTDLL_API void __stdcall add();
}

// DLLTest.cpp
#pragma once
#include "DLLTest.h"
namespace DLLTestWrapper {
	DLLApi* api = new DLLApi(); //　此处声明一个内部类的指针
	void add() {
		api->add(); //　此处调用内部类的方法实现暴露类方法
	}
}

最后编译部分和函数编译一样，最后得到DLLTest.dll、DLLTest.lib和DLLTest.pdb。

C#的引用

C#引用分两种，一种是引用托管代码，直接在项目属性里引入dll文件，然后就可以直接当作C#的类一样使用。
在这里插入图片描述

而非托管的引用必须先定义一个C#的方法接口，而且数据的格式必须和C++一样，如下：

1 2	[DllImport(@"TFApi.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)] public static extern image_pred imageApi(ImgStruct imgStruct);

C#和C++之间的数据类型问题

那么这里又涉及了一个C#和C++之间数据类型的问题，其实大部分的数据类型是通用的，下面的文字简单的介绍一下：
C#与C++数据类型对应关系总结

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