轉(zhuǎn)自:CSDN?? 自己做記錄? 大家不要砸磚頭 明年中旬研究這塊
什么是C++/CLI呢？C++當(dāng)然指的是Bjarne Stroustrup在BELL實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的C++語(yǔ)言，它實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行時(shí)取得速度和尺寸最佳化的靜態(tài)對(duì)象模型，然而它除了堆分配外不支持程序的動(dòng)態(tài)修改，它準(zhǔn)許無限地接近底層設(shè)備，但在程序運(yùn)行過程中幾乎無法操作活動(dòng)類型，也無法操作與程序相關(guān)聯(lián)的底層結(jié)構(gòu)。Herb Sutter，C++/CLI的主要構(gòu)造者之一，稱C++是一門“混凝土”式的語(yǔ)言。
CLI指的是通用語(yǔ)言結(jié)構(gòu)，一種支持動(dòng)態(tài)組件編程模型的多重結(jié)構(gòu)，在許多情況下，這代表了一個(gè)與C++對(duì)象模型完全顛倒了的模式。一個(gè)時(shí)實(shí)的軟件層，有效地執(zhí)行系統(tǒng)，在底層操作系統(tǒng)與程序之間運(yùn)行。操作底層的設(shè)備受到一定的限制，操作執(zhí)行程序中的活動(dòng)類型及與程序相關(guān)聯(lián)的下部結(jié)構(gòu)得到了支持。反斜杠（/）代表C++和CLI的捆綁，這個(gè)捆綁帶來的細(xì)節(jié)問題是本文主要討論的問題。
所以，“什么是C++/CLI”問題的最初、最接近答案是：它是靜態(tài)C++對(duì)象模型到CLI的動(dòng)態(tài)組件對(duì)象編程模型的捆綁。簡(jiǎn)而言之，它就是你如何用C++在.NET中編程，而不是C#或Visual Basic.NET。象C#和CLI本身一樣，C++/CLI正在ECMA（歐洲計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)）主持下進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以最終符合ISO標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)時(shí)通用語(yǔ)言（CLR）是CLI的微軟版本，它非常適用于微軟的Windows操作系統(tǒng)，相似地，Visual C++2005是C++/CLI的實(shí)現(xiàn)。
作為第二個(gè)近似的答案，我認(rèn)為C++/CLI是.NET編程模式與C++的結(jié)合，正如以前將模板與C++結(jié)合起來產(chǎn)生的泛型編程。所有這種結(jié)合中，企業(yè)所擁有的C++的投資以及開發(fā)人員使用C++的經(jīng)驗(yàn)將得到保存，而這恰恰是使用C++/CLI進(jìn)行開發(fā)的重要基礎(chǔ)。
閱讀導(dǎo)航
學(xué)習(xí)C++/CLI的方法
在設(shè)計(jì)C++/CLI語(yǔ)言中涉及三個(gè)方面問題，這同樣貫徹于所有的其他程序開發(fā)語(yǔ)言：一是語(yǔ)言級(jí)的語(yǔ)法向底層通用類型系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CTS）的映射；二是向程序開發(fā)人員提供的CLI的底層細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的級(jí)別選擇；三是超越CLI的直接支持，提供額外的功能性函數(shù)的選擇。
從C++/CLI到CTS的映射？
使用C++/CLI編程時(shí)間了解底層的CTS非常重要。CTS包括以下三種常用類的類型：
1、多態(tài)引用類型，這正是對(duì)于所有繼承類所要使用的。
2、非多態(tài)值類型，這用于實(shí)時(shí)高效的具體類型，例如數(shù)值類型。
3、抽象的接口類型，這用于定義一個(gè)操作集，也可以用于實(shí)現(xiàn)接口的引用或值類型集合。
CLI的細(xì)節(jié)
設(shè)計(jì)一個(gè)CLI語(yǔ)言時(shí)第二個(gè)必須要考慮的問題是將CLI的底層執(zhí)行模式融入到語(yǔ)言的細(xì)節(jié)級(jí)別。這種語(yǔ)言用于解決什么問題？這種語(yǔ)言是否有必須的工具來解決這些問題？這種語(yǔ)言可能吸引什么樣的程序開發(fā)人員？
存在的問題
在垃圾收集器掃描緊縮狀態(tài)下，位于托管堆上的任何對(duì)象非常可能面對(duì)重新定位問題。指向?qū)ο蟮闹羔樋梢詫?shí)時(shí)跟蹤并修改。開發(fā)人員不能自己手動(dòng)跟蹤，所以，如果你獲許取得一個(gè)可能位于托管堆上的值類型的地址時(shí)，除了本地指針外，還需要有一個(gè)跟蹤形態(tài)的指針。
額外增加的功能
在垃圾收集器掃描緊縮狀態(tài)下，位于托管堆上的任何對(duì)象非常可能面對(duì)重新定位問題。指向?qū)ο蟮闹羔樋梢詫?shí)時(shí)跟蹤并修改。開發(fā)人員不能自己手動(dòng)跟蹤，所以，如果你獲許取得一個(gè)可能位于托管堆上的值類型的地址時(shí)，除了本地指針外，還需要有一個(gè)跟蹤形態(tài)的指針。
小結(jié)
C++/CLI代表托管與本地編程的結(jié)合，這種綜合已經(jīng)通過元級(jí)相對(duì)獨(dú)立但又相互平等地組件和二進(jìn)制元素得到了完成，包括混合模式（本地和CTS類型的元級(jí)混合，還有一個(gè)本地及CLI對(duì)象文件的二進(jìn)制混合），純模式（本地和CTS類型的源代碼級(jí)混合，所有的都被編譯為CLI對(duì)象文件），本地分類（可以通過一個(gè)特定的打包類來保持CTS類型），和CTS分類（可以保持本地類型為指針）。
當(dāng)然，C++/CLI開發(fā)人員也可以單獨(dú)使用CLI類型來編程，并通過這種方式來提供伺服狀態(tài)下的可校驗(yàn)代碼，例如可以作為SQL Server2005的一個(gè)SQL存儲(chǔ)過程。
現(xiàn)在，還是回到這個(gè)問題上來，什么是C++/CLI？它是進(jìn)行.NET編程模式的最佳切入點(diǎn)。對(duì)于C++/CLI，有一個(gè)來自C++的遷移路徑，它不僅包含C++的底層基礎(chǔ)，而且也需要C++編程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于這些，我感到非常滿意。
學(xué)習(xí)C++/CLI的方法
在設(shè)計(jì)C++/CLI語(yǔ)言中涉及三個(gè)方面問題，這同樣貫徹于所有的其他程序開發(fā)語(yǔ)言：一是語(yǔ)言級(jí)的語(yǔ)法向底層通用類型系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱CTS）的映射；二是向程序開發(fā)人員提供的CLI的底層細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的級(jí)別選擇；三是超越CLI的直接支持，提供額外的功能性函數(shù)的選擇。
第一條對(duì)于所有的CLI語(yǔ)言來說都大致相同，第二條和第三條對(duì)于不同的CLI語(yǔ)言來說是不同的，相互區(qū)別的。根據(jù)你需要解決什么樣的問題，你將選擇這種或那種語(yǔ)言，也有可能混合使用多種CLI語(yǔ)言。學(xué)習(xí)C++/CLI涉及到了解它在設(shè)計(jì)過程中的所有這些涉及方面。
從C++/CLI到CTS的映射？
使用C++/CLI編程時(shí)間了解底層的CTS非常重要。CTS包括以下三種常用類的類型：
1、多態(tài)引用類型，這正是對(duì)于所有繼承類所要使用的。
2、非多態(tài)值類型，這用于實(shí)時(shí)高效的具體類型，例如數(shù)值類型。
3、抽象的接口類型，這用于定義一個(gè)操作集，也可以用于實(shí)現(xiàn)接口的引用或值類型集合。
這個(gè)設(shè)計(jì)方面的問題，即將CTS映射到語(yǔ)言內(nèi)建的數(shù)據(jù)類型集合，通常同樣貫穿于所有的CLI語(yǔ)言，雖然不同的CLI語(yǔ)言語(yǔ)法不同。所以，在C#中你可能這么寫：
abstract class Shape { ... } // C#
來定義了一個(gè)Shape基類，從該類將導(dǎo)出幾何對(duì)象，然而在C++/CLI你將這么寫：
ref class Shape abstract { ... }; // C++/CLI
上述代碼說明了底層的C++/CLI引用類型。這兩種聲明在內(nèi)層代表的意思是一樣的。相似地，在C#中你這么寫：
struct Point2D { ... } // C#
來定義一個(gè)具體的Point2D 類，然而在C++/CLI中這么寫：
value class Point2D { ... }; // C++/CLI
C++/CLI支持的類型集合代表了CTS與本地設(shè)備的綜合，這決定了你的語(yǔ)法選擇，例如：
class native {};
value class V {};
ref class R {};
interface class I {};
CTS也支持與本地列舉類型稍微不同的列舉類類型。當(dāng)然，對(duì)于上述兩者CTS是都支持的。例如：
enum native { fail, pass };
enum class CLIEnum : char { fail, pass};
相似地，CTS支持它本身的數(shù)組類型，并且它再一次將其與本地?cái)?shù)組在行為上區(qū)分開來。同時(shí)，微軟再次為這兩種類型提供了支持。
int native[] = { 1,1,2,3,5,8 };
array<int>^ managed = { 1,1,2,3,5,8 };
那種認(rèn)為一種CLI語(yǔ)言比其他CLI語(yǔ)言在向底層的CTS映射中表現(xiàn)的更出色或更完美都是不確切的，相反，每種不同的CLI語(yǔ)言代表著對(duì)CTS底層對(duì)象模型的不同理解，在下一節(jié)你將更清楚地看到這一點(diǎn)。
CLI的細(xì)節(jié)
設(shè)計(jì)一個(gè)CLI語(yǔ)言時(shí)第二個(gè)必須要考慮的問題是將CLI的底層執(zhí)行模式融入到語(yǔ)言的細(xì)節(jié)級(jí)別。這種語(yǔ)言用于解決什么問題？這種語(yǔ)言是否有必須的工具來解決這些問題？這種語(yǔ)言可能吸引什么樣的程序開發(fā)人員？
例如，值類型存在于托管堆上，在很多情況下值類型可以看到它們自身的存在。
1、通過隱含的加箱操作，當(dāng)一個(gè)值類型的實(shí)例被分配給一個(gè)對(duì)象或當(dāng)一個(gè)虛擬的方法通過一個(gè)值類型來調(diào)用；
2、當(dāng)這個(gè)值類型被當(dāng)作應(yīng)用引用類類型的成員時(shí)；
3、當(dāng)這個(gè)值類型 被當(dāng)作CLI數(shù)組成員時(shí)；
需要指出的是，這種情況下開發(fā)人員是否被允許操作值類型的地址是CLI語(yǔ)言設(shè)計(jì)時(shí)必須應(yīng)該予以考慮的問題。
存在的問題
在垃圾收集器掃描緊縮狀態(tài)下，位于托管堆上的任何對(duì)象非常可能面對(duì)重新定位問題。指向?qū)ο蟮闹羔樋梢詫?shí)時(shí)跟蹤并修改。開發(fā)人員不能自己手動(dòng)跟蹤，所以，如果你獲許取得一個(gè)可能位于托管堆上的值類型的地址時(shí)，除了本地指針外，還需要有一個(gè)跟蹤形態(tài)的指針。
銷售商考慮的是什么？那就是需要簡(jiǎn)單和安全，在語(yǔ)言中直接提供跟蹤一個(gè)對(duì)象或集合的指針使語(yǔ)言復(fù)雜化，沒有這種支持，將減少?gòu)?fù)雜程度，可資利用的、潛在的程序開發(fā)人群可能會(huì)增加，此外，準(zhǔn)許程序開發(fā)人員操作生命短暫的值類型，增加了錯(cuò)誤產(chǎn)生的可能性，程序開發(fā)人員可能有意無意地對(duì)內(nèi)存進(jìn)行錯(cuò)誤操作，不支持跟蹤指針，一個(gè)潛在的更安全地實(shí)時(shí)環(huán)境產(chǎn)生了。
另一方面，效率和靈活性也是必須考慮的一個(gè)問題，每一次向同一個(gè)對(duì)象分配值類型時(shí)，一個(gè)全新的數(shù)值加箱操作發(fā)生了，準(zhǔn)許存取加箱值類型允許在內(nèi)存中進(jìn)行更新，這可能在性能上產(chǎn)生了一個(gè)非常巨大的進(jìn)步。沒有跟蹤形態(tài)的指針，你無法用指針?biāo)惴ㄖ匦侣暶饕粋€(gè)CLI數(shù)組，這意味著CLI數(shù)組不能使用標(biāo)準(zhǔn)模板庫(kù)進(jìn)行重新聲明，也不能使用一般的算法。準(zhǔn)許操作加箱數(shù)值使設(shè)計(jì)具有更大地靈活性。
微軟在C++/CLI中選擇地址集合模式來處理托管堆上的值類型。
int ival = 1024;
int^ boxedi = ival;
array<int>^ ia = gcnew array<int>{1,1,2,3,5,8};
interior_ptr<int> begin = &ia[0];
value struct smallInt { int m_ival; ... } si;
pin_ptr<int> ppi = &si.m_ival;
典型地C++/CLI開發(fā)人員是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)程序員，承擔(dān)著提供下層內(nèi)部構(gòu)造和有組織的應(yīng)用程序的任務(wù)，而這些恰恰是未來商業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。C++/CLI開發(fā)人員必須兼顧可測(cè)量性和可執(zhí)行性，所以必須在系統(tǒng)的高度級(jí)上來看待CLI下層結(jié)構(gòu)。CLI細(xì)節(jié)水平反映了開發(fā)人員的臉色。
復(fù)雜性本身并不代表對(duì)質(zhì)量的否定，人類比單細(xì)胞細(xì)菌復(fù)雜的多，這當(dāng)然不是一件壞事，然而，當(dāng)表達(dá)一個(gè)簡(jiǎn)單的概念變的復(fù)雜化后，這常常被認(rèn)為是一件壞事。在C++/CLI中，CLI開發(fā)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)試著提供一種精巧的方法來表達(dá)方式一個(gè)復(fù)雜的事情。
額外增加的功能
第三個(gè)設(shè)計(jì)方面是特定功能性的語(yǔ)言層，它遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過CLI所提供的直接支持，雖然這可能需要在語(yǔ)言層支持和CLI底層執(zhí)行模式間建立一個(gè)映射。但在某些情況下，這恰恰是不可能的，因?yàn)檎Z(yǔ)言無法調(diào)節(jié)CLI的行為。這種情況的例子就是在基類的構(gòu)造及析構(gòu)函數(shù)中定義虛函數(shù)。根據(jù)ISO-C++在這種情況下的語(yǔ)言學(xué)，需要用每一個(gè)基類的構(gòu)造和虛構(gòu)函數(shù)重新設(shè)置虛擬表，而這是不可能的，因?yàn)樘摂M表句柄是實(shí)時(shí)管理的，而不是某一個(gè)語(yǔ)言來管理。
所以，這個(gè)設(shè)計(jì)方面是在完美性和可行性之間的妥協(xié)產(chǎn)物，C++/CLI提供的額外功能主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：
1、獲取資源的一種形式是對(duì)于引用類型的初始化，此外，提供一種自動(dòng)化工具，用于占用較少資源、所謂的可確定性自動(dòng)消亡的垃圾收集類型對(duì)象。
2、一種深度拷貝形式的語(yǔ)法與C++拷貝構(gòu)造函數(shù)和拷貝分配操作符相一致，但其并不適用與值類型。
3、除了最初的一般性CLI機(jī)制外，還有對(duì)于CTS類型的C++模板直接支持。這些是我第一篇文章中討論的主題。此外，還提供了針對(duì)CLI類型的可校驗(yàn)STL版本。
讓我們來看一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，一個(gè)確定性消亡問題。在垃圾搜集器重新聲明一塊與對(duì)象相關(guān)聯(lián)的內(nèi)存之前，一個(gè)相關(guān)的消亡方法，如果存在的話，將被調(diào)用。你可以認(rèn)為這種方法是超級(jí)析構(gòu)函數(shù)，因?yàn)樗c對(duì)象的程序生命期無關(guān)。這就叫做終結(jié)。終結(jié)函數(shù)是否調(diào)用以及什么時(shí)間調(diào)用都沒有明確規(guī)定，這就是垃圾收集器的非確定性終結(jié)。
在動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理的情況下，非確定性終結(jié)工作非常好，當(dāng)可用內(nèi)存變的越來越少時(shí)，垃圾收集器介入并開始著手解決問題。然而，非決定性終結(jié)也有工作不好的時(shí)候，當(dāng)一個(gè)對(duì)象維護(hù)一個(gè)重要資源，例如一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)連接、鎖定某些類別、或者可能是本地的堆內(nèi)存。在這種情況下，只要是不需要，應(yīng)立即釋放資源。目前CLI所支持的解決問題的方法是，對(duì)于一個(gè)類通過執(zhí)行IDisposable接口提供的Dispose方法釋放資源。這里的問題是執(zhí)行Dispose方法需要一個(gè)清晰的聲明，所以它也就不可能存在調(diào)用。
最基本的C++中的設(shè)計(jì)模式是上述的通過初始化來獲取資源，這意味著類使用構(gòu)造函數(shù)來獲取資源，相反，類使用析構(gòu)函數(shù)來釋放資源。這些行為由類對(duì)象在生存期內(nèi)自動(dòng)管理。
下面是引用類釋放資源時(shí)所做的順序動(dòng)作：
1、 首先使用析構(gòu)函數(shù)來封裝所有與釋放類有關(guān)的資源時(shí)所必須的代碼；
2、 析構(gòu)函數(shù)自動(dòng)調(diào)用后，結(jié)束類對(duì)象的生命期。
對(duì)于引用類型來說，CLI沒有類析構(gòu)函數(shù)的概念，所以析構(gòu)函數(shù)不得不映射為在底層執(zhí)行的其它代碼。此時(shí)，在內(nèi)部，編譯器執(zhí)行以下操作：
1、 類讓其基類列表繼承自IDisposable接口；
2、 析構(gòu)函數(shù)轉(zhuǎn)換成IDisposable的Dispose方法。
以上實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的一半，一種實(shí)現(xiàn)析構(gòu)造函數(shù)自動(dòng)調(diào)用的方法仍然需要，對(duì)于引用類型，一種特殊的基于棧的符號(hào)得到支持，也就是說，一個(gè)對(duì)象的生命期與它的聲明范圍有關(guān)。在內(nèi)部，編譯器將符號(hào)轉(zhuǎn)換為在托管堆上分配引用對(duì)象。隨著作用域的終結(jié)，編譯器插入一個(gè)Dispose方法-用戶定義的析構(gòu)函數(shù)。與對(duì)象有關(guān)的內(nèi)存的收回在垃圾收集器的控制下得到執(zhí)行。
C++/CLI并不是將C++拓展到一個(gè)托管的世界，更確切的說，它代表一個(gè)完全綜合的范例，某種程度上就象當(dāng)初將泛編程模式和多重繼承綜合進(jìn)該語(yǔ)言一樣。我認(rèn)為C++/CLI開發(fā)小組做了一項(xiàng)非常卓有成效的工作。
小結(jié)
C++/CLI代表托管和本地編程的結(jié)合。在反復(fù)過程中，這種綜合已經(jīng)通過源級(jí)相對(duì)獨(dú)立但又相互平等地組件和二進(jìn)制元素得到了完成，包括混合模式（本地和CTS類型的源級(jí)混合，還有一個(gè)本地及CLI對(duì)象文件的二進(jìn)制混合），純模式（本地和CTS類型的源代碼級(jí)混合，所有的都被編譯為CLI對(duì)象文件），本地分類（可以通過一個(gè)特定的打包類來保持CTS類型），和CTS分類（可以保持本地類型為指針）。
當(dāng)然，C++/CLI開發(fā)人員也可以單獨(dú)使用CLI類型來編程，并通過這種方式來提供伺服狀態(tài)下的可校驗(yàn)代碼，例如可以作為SQL Server2005的一個(gè)SQL存儲(chǔ)過程。
現(xiàn)在，還是回到這個(gè)問題上來，什么是C++/CLI？它是進(jìn)行.NET編程模式的最佳切入點(diǎn)。對(duì)于C++/CLI，有一個(gè)來自C++的遷移路徑，它不僅包含C++的底層基礎(chǔ)，而且也需要C++編程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于這些，我感到非常滿意。