【C++/C#】既存のC++ネイティブプロジェクトでC#マネージドコードを使う
はじめに
こんにちは。Daddy's Officeの市川です。
私が10年以上開発を続けているWindowsPCを監視カメラシステムにする「LiveCapture3」。
先日、今後の拡張性や生産性を考慮して、内部処理を見直しました。
基本的には、C++で構築していた各機能を、C#で置き換える、という作業です。
個人的には今でもC++は好きな言語なのですが、Windowsアプリ開発を行う場合、APIや各種SDKの提供状況を考えると、C#に移行していかないと難しい状況です。
とはいっても、すべてをC#に移行するのは現実的ではありません。
そこで「C++からC#をコールする」方法を調べました。
C++からC#をコールする方法
色々な方法がありますが、C#の生産性の高さを既存のC++ネイティブプロジェクトで利用したい、というのが大きな目的なので、C++/CLIは極力使いたくない。
C#の処理をCOM参照可能にする、というのもコード量が増えるしめんどくさい。
そこで、
「C#処理をDLLで作成し、C++/CLIラッパープロジェクト経由で、C++ネイティブプロジェクトからコールする」
という方法で対応しました。
これであれば、若干スマートさには欠けますが、既存のC++ネイティブプロジェクトを変更せず、生産性の高いC#で処理を記述できます。
構成としてはこんな感じです。
実装(AES複号)
今回、AESの複号処理を追加する必要があったのですが、C++でAES複号処理を記述するのは非常に面倒。
そこで、この方法を使用して、AES複号処理をC#で記述し、それをネイティブC++からコールする形にしました。
namespace AesCrypto
{
public class AesDecoder
{
public void Decode(byte[] Key, byte[] IV, byte[] src, out byte[] dst)
{
AesCryptoServiceProvider aes = new AesCryptoServiceProvider();
aes.BlockSize = 256;
aes.KeySize = 256;
aes.IV = IV;
aes.Key = Key;
aes.Mode = CipherMode.CBC;
aes.Padding = PaddingMode.PKCS7;
using (ICryptoTransform decrypt = aes.CreateDecryptor())
{
dst = decrypt.TransformFinalBlock(src, 0, src.Length);
}
}
}
}
うーん、簡単です!
メソッドはDecodeメソッドのみで、引数に、鍵と初期ベクタ、AESエンコードされたデータを渡すと、out引数にデコードされたデータが格納される感じです。
DLLラッパープロジェクト(C++/CLI)
作成したDLLプロジェクトを参照に追加して、C++/CLIのDLLプロジェクトを作成します。
このプロジェクトの目的は、マネージドとアンマネージドの引数型変換と、参照で追加したAES複号クラスの生成とメソッドコールになります。
__declspec(dllimport) HRESULT DoAesDecode(
LPBYTE pKey, DWORD dwKeyLength,
LPBYTE pIV, DWORD dwIVLen,
LPBYTE pSrcData, DWORD dwSrcDataLen,
LPBYTE pDstData, LPDWORD pdwDstDataLen)
{
HRESULT hr = S_OK;
try {
# C#クラスに渡すマネージド配列を作成
array< Byte >^ key = gcnew array< Byte >(dwKeyLength);
array< Byte >^ iv = gcnew array< Byte >(dwIVLen);
array< Byte >^ src = gcnew array< Byte >(dwSrcDataLen);
array< Byte >^ dst;
# 引数のメモリ(アンマネージド)を、マネージド配列にコピー
Marshal::Copy((IntPtr)pKey, key, 0, dwKeyLength);
Marshal::Copy((IntPtr)pIV, iv, 0, dwIVLen);
Marshal::Copy((IntPtr)pSrcData, src, 0, dwSrcDataLen);
# C#クラスを作成して、メソッドをコール
AesDecoder^ decoder = gcnew AesDecoder();
decoder->Decode(key, iv, src, dst);
# 戻り値をアンマネージドメモリにコピー
pin_ptr<Byte> pinnedBuf = &dst[0];
memcpy_s(pDstData, *pdwDstDataLen, pinnedBuf, dst->Length);
*pdwDstDataLen = dst->Length;
}
catch (Exception^ e) {
hr = E_FAIL;
}
return hr;
}
AES複号を行うので、扱うデータはメモリ上のバイナリ値になります。
当然、C++上で確保したメモリ領域のポインタをC#クラスに渡すことはできませんので、変換処理が必要になります。
まず、C#クラスに渡す為のByte配列を定義し、そこに、引数で渡されてきたメモリの中身をMarshal::Copyでコピーします。
引数の内容がコピーされたByte配列を引数にC#の複号クラスのメソッドをコールします。
結果はout引数のByte配列に確保されますので、一旦pin_ptrでピン止めしてからmemcpyで内容をコピーします。
C++/CLIは、(個人的には)あまり書きたくないので、極力、型変換処理のみに抑えるようにしています。
メインプロジェクト(ネイティブC++)
あとは、作成したDLLラッパープロジェクト(C++/CLI)でExportされた関数をC、++ネイティブプロジェクトで呼び出すだけです。
下記のようなExport宣言を行います。
__declspec(dllexport) HRESULT DoAesDecode(
LPBYTE pKey, DWORD dwKeyLength,
LPBYTE pIV, DWORD dwIVLen,
LPBYTE pSrcData, DWORD dwSrcDataLen,
LPBYTE pDstData, LPDWORD pdwDstDataLen);
この関数をC++ネイティブプロジェクト内でコールすると、AESの複号処理が実行されます。
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