C++/CLI

C++/CLI（CLI: Common Language Infrastructure）在電腦語言中是一門由微軟設計，用來代替C++託管擴展（Managed C++，下文使用MC++指代）的語言。這門語言在兼容原有的C++標準的同時，重新簡化了託管代碼擴展的語法，提供了更好的代碼可讀性。和微軟.NET的其他語言一樣，微軟向ECMA提交了C++/CLI的標準化請求，並且被ECMA通過成為正式的標準。C++/CLI現在可以被Visual C++ 2005和更高版本的編譯器支持。C++/CLI的部分特性已經申請了專利。

## 語法改變

C++/CLI是一門獨立的語言（比如新的關鍵字），而不是像C++託管擴展一樣是C++的超集。（C++託管擴展有一些不標準的關鍵字如__gc和__value）。所以，C++/CLI對於這些語法有較大的改變，尤其是去除了一些意義不明確的關鍵字，增加了一些對.NET的特性的語言級別的支持。

### 關鍵字

有歧義的語法，像MC++的不同版本用新的操作符gcnew區分：在C++/CLI，.NET引用類型的創建需要要使用新的關鍵字gcnew，以和本地類型區分開。

C++/CLI增加了新的泛型概念（書寫方式與C++的模板相似，但行為有很大的測試區別）。

## 數據類型

### 基本數據類型

C++/CLI基本類型｜System命名空間中對應的類｜C#類型｜注釋/用法

bool｜System::Boolean｜bool

char或signed char｜System::SByte｜sbyte｜char sp = ' ';

unsigned char｜System::Byte｜byte｜unsigned char ch = '\0';

wchar_t｜System::Char｜char｜wchar_t wch = ch;

short｜System::Int16｜short

unsigned short｜System::UInt16｜ushort

int或long｜System::Int32｜int

unsigned int或unsigned long｜System::UInt32｜uint

long long｜System::Int64｜long

unsigned long long｜System::UInt64｜ulong

float｜System::Single｜float

double或long double｜System::Double｜double

### 句柄（Handle）代替了指針

回到MC++，有兩類指針：用__nogc標識的指針是傳統意義上的C++指針，而用__gc標識的指針為.NET中的引用。但在C++/CLI里，唯一的指針就是傳統意義上的C++指針，而.NET引用類型使用一個「句柄」來獲取，使用新的語法「類名^」代替了MC++的「類名*」。新的句法使得託管和非託管代碼混合開發更加方便；它指明了對象將會被垃圾回收器自動銷毀還是手動銷毀。

範例代碼：

```cpp
 // C++托管扩展
 #using <mscorlib.dll>
 using namespace System::Collections;
 __gc class referencetype
 {
 protected:
     String* stringVar;
     int intArr __gc[];
     ArrayList* doubleList;
 public:
     referencetype(String* str，int* pointer，int number) // 哪个是托管的?
     {
         doubleList = new ArrayList();
         System::Console::WriteLine(str->Trim() + number.ToString());
     }
 };
```

```cpp
 // C++/CLI
 #using <mscorlib.dll>
 using namespace System::Collections::Generic;
 ref class referencetype
 {
 protected:
     String^ stringVar;
     array<int> intArr;
     List<double>^ doubleList;
 public:
     referencetype(String^ str，int* pointer，int number) // 不会再分不清了吧?
     {
         doubleList = gcnew List<double>();
         System::Console::WriteLine(str->Trim() + number);
     }
 };
```

### 託管類型的定義

在CLR中，託管類型是分為引用類型（class）和值類型（struct）的，在C++/CLI中的分別定義方式如下：

引用類型：

```
   public ref class MyClass
   {
   };
```

值類型：

```
   public value class MyClass
   {
   }; 
```

### 陣列

陣列現在需要用cli名字空間內的array類聲明，語法和STL的vector類似。

C++/CLI中新增了array ^的方式定義陣列。

```
   array<int> ^a = gcnew array<int>(100) { 1, 2, 3 };
```

或者使用它的完整版：

```
   cli::array<int> ^a = gcnew cli::array<int> {1, 2, 3}; 
```

### System::String

```cpp
 #include <string>
    using namespace std;
    using namespace System;
    using namespace System::Runtime::InteropServices;

    string cast_to_string(String^ str)
    {
        IntPtr ip = Marshal::StringToHGlobalAnsi(str);
        const char* ch = static_cast<const char*>(ip.ToPointer());
        string stdStr = ch;
        Marshal::FreeHGlobal(ip);

        return stdStr;
    }
```

### 不定參數

對於C#中的不定參數的語法：

```
   void foo(params string[] args)
```

在C++/CLI中對應的版本為：

```
   void foo(... array<String^>^ args) 
```

### 跟蹤引用（Tracking reference）

C++/CLI里的一個「跟蹤引用」也是一個控制代碼，但它是傳地址而不是傳值。等同於在C#中加了「ref」關鍵字，或Visual Basic .NET的「ByRef」。C++/CLI使用「^%」語法來定義一個跟蹤引用。與傳統C++中的「*&」語法相似。

下面的示例了「跟蹤引用」的使用。如果把「^%」改成「^」（也就是使用普通的句柄），10個字串將不會被修改，而只會生成那些字串的副本，這些都是因為那些引用已經不是傳地址而是傳值。

```cpp
 int main()
 {
     array<String^>^ arr = gcnew array<String^>(10);
     int i = 0;
 
     for each(String^% s in arr)
         s = gcnew String(i++.ToString());
 
     return 0;
 }
```

上面的代碼示例了使用者如何用C++/CLI做一些其他.NET語言不能做的事情，比如C#就不允許在foreach循環中這樣做。例如`foreach(ref string s in arr)`在C#中是非法的。

### 析構(Finalizer/Destructor)

C++/CLI的另一個變化就是使用「!類名」來聲明一個託管類型的「析構方法」（在垃圾回收器回收對象之前的不確定的時間由CLR調用），而原來的「~類名」是用來定義「傳統的析構函數」（能被使用者自己調用）。另外，下面的例子說明了如何在C++/CLI中託管對象如何自動調用「傳統析構函數」。

在一個典型的.NET程序中（例如直接使用CLI）編程，可以由使用者自己調用的「解構方法」是用實現IDisposable接口，通過編寫Dispose方法來實現顯式釋放資源；而不確定的「解構方法」是通過重載Finalize函數來實現的。

```cpp
 // C++/CLI
 ref class MyClass // :IDisposable (编译器自动实现IDisposable接口)
 {
 public:
     MyClass();  // 建构函数
     ~MyClass(); // (确定的) 析构函数 (编译器使用IDisposable.Dispose来实现)
 protected:
     !MyClass(); // 解构方法 (不确定的) (编译器通过重载virtual void Finalize来实现) 
 public:
     static void Test()
     {
         MyClass _auto; // 这不是个控制代碼，它将调用MyClass的默认建構函数
         // 使用_auto对象 
         // 函数返回前自动调用_auto的析构函数(IDisposable.Dispose，由~MyClass()定义)来释放资源 
         // 以上代码等效于:  
         MyClass^ user = gcnew MyClass(); 
         try  {  /* 使用_auto对象 */ } 
         finally  {  delete user; /* 由编译器调用_auto.Dispose() */ } 
     }
 };
```

```csharp
 // C#
 class MyClass : IDisposable
 {
     public MyClass() {} // 构造函数
     ~MyClass() {} // 析构方法 (不确定的) (编译器通过重载virtual void Finalize来实现)，与C++/CLI的!MyClass()等效
     public void Dispose() {} // Dispose方法 
     public static void Test()
     {
         using(MyClass auto = new MyClass())  
         { /* 使用auto对象 */ }
         // 因为使用了using句法，编译器自动调用auto.Dispose() 
         // 以上代码等效于: 
         MyClass user = new MyClass();
         try { /* 使用user对象 */ }
         finally { user.Dispose(); }
     }
 }
```

## 基本資料

- 編程范型：結構化, 指令式, 面向對象
- 語言家族：C
- 發行時間：2005年
- 設計者：Microsoft
- 開發者：Microsoft
- 受影響於：C++, C++託管擴展, C#
- 平台：通用語言架構