C++/CLI

C++/CLI（CLI: Common Language Infrastructure）在计算机语言中是一门由微软设计，用来代替C++托管扩展（Managed C++，下文使用MC++指代）的语言。这门语言在兼容原有的C++标准的同时，重新简化了托管代码扩展的语法，提供了更好的代码可读性。和微软.NET的其他语言一样，微软向ECMA提交了C++/CLI的标准化请求，并且被ECMA通过成为正式的标准。C++/CLI现在可以被Visual C++ 2005和更高版本的编译器支持。C++/CLI的部分特性已经申请了专利。

## 语法改变

C++/CLI是一门独立的语言（比如新的关键字），而不是像C++托管扩展一样是C++的超集。（C++托管扩展有一些不标准的关键字如__gc和__value）。所以，C++/CLI对于这些语法有较大的改变，尤其是去除了一些意义不明确的关键字，增加了一些对.NET的特性的语言级别的支持。

### 关键字

有歧义的语法，像MC++的不同版本用新的操作符gcnew区分：在C++/CLI，.NET引用类型的创建需要要使用新的关键字gcnew，以和本地类型区分开。

C++/CLI增加了新的泛型概念（书写方式与C++的模板相似，但行为有很大的测试区别）。

## 数据类型

### 基本数据类型

C++/CLI基本类型｜System命名空间中对应的类｜C#类型｜注释/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）代替了指针

回到MC++，有两类指针：用__nogc标识的指针是传统意义上的C++指针，而用__gc标识的指针为.NET中的引用。但在C++/CLI里，唯一的指针就是传统意义上的C++指针，而.NET引用类型使用一个“句柄”来获取，使用新的语法“类名^”代替了MC++的“类名*”。新的句法使得托管和非托管代码混合开发更加方便；它指明了对象将会被垃圾回收器自动销毁还是手动销毁。

范例代码：

```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);
     }
 };
```

### 托管类型的定义

在CLR中，托管类型是分为引用类型（class）和值类型（struct）的，在C++/CLI中的分别定义方式如下：

引用类型：

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

值类型：

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

### 数组

数组现在需要用cli名字空间内的array类声明，语法和STL的vector类似。

C++/CLI中新增了array ^的方式定义数组。

```
   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;
    }
```

### 不定参数

对于C#中的不定参数的语法：

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

在C++/CLI中对应的版本为：

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

### 跟踪引用（Tracking reference）

C++/CLI里的一个“跟踪引用”也是一个控制代码，但它是传地址而不是传值。等同于在C#中加了“ref”关键字，或Visual Basic .NET的“ByRef”。C++/CLI使用“^%”语法来定义一个跟踪引用。与传统C++中的“*&”语法相似。

下面的示例了“跟踪引用”的使用。如果把“^%”改成“^”（也就是使用普通的句柄），10个字符串将不会被修改，而只会生成那些字符串的副本，这些都是因为那些引用已经不是传地址而是传值。

```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;
 }
```

上面的代码示例了用户如何用C++/CLI做一些其他.NET语言不能做的事情，比如C#就不允许在foreach循环中这样做。例如`foreach(ref string s in arr)`在C#中是非法的。

### 析构(Finalizer/Destructor)

C++/CLI的另一个变化就是使用“!类名”来声明一个托管类型的“析构方法”（在垃圾回收器回收对象之前的不确定的时间由CLR调用），而原来的“~类名”是用来定义“传统的析构函数”（能被用户自己调用）。另外，下面的例子说明了如何在C++/CLI中托管对象如何自动调用“传统析构函数”。

在一个典型的.NET程序中（例如直接使用CLI）编程，可以由用户自己调用的“解构方法”是用实现IDisposable接口，通过编写Dispose方法来实现显式释放资源；而不确定的“解构方法”是通过重载Finalize函数来实现的。

```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(); }
     }
 }
```

## 基本资料

- 编程范型：结构化, 指令式, 面向对象
- 语言家族：C
- 发行时间：2005年
- 设计者：Microsoft
- 开发者：Microsoft
- 受影响于：C++, C++托管扩展, C#
- 平台：通用语言架构