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Appel de code non managé (P/Invoke)

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P/Invoke est une technologie qui vous permet d’accéder aux structures, aux rappels et aux fonctions des bibliothèques non managées à partir de votre code managé. Une grande partie de l’API P/Invoke est contenue dans deux espaces de noms : System et System.Runtime.InteropServices. Utiliser ces deux espaces de noms vous donne les outils pour décrire la façon dont vous voulez communiquer avec le composant natif.

Commençons par l’exemple le plus courant, c’est-à-dire appeler des fonctions non managées dans votre code managé. Nous allons afficher une zone de message à partir d’une application de ligne de commande :

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

public partial class Program
{
    // Import user32.dll (containing the function we need) and define
    // the method corresponding to the native function.
    [LibraryImport("user32.dll", StringMarshalling = StringMarshalling.Utf16, SetLastError = true)]
    private static partial int MessageBox(IntPtr hWnd, string lpText, string lpCaption, uint uType);

    public static void Main(string[] args)
    {
        // Invoke the function as a regular managed method.
        MessageBox(IntPtr.Zero, "Command-line message box", "Attention!", 0);
    }
}

L’exemple précédent est simple, mais il ne montre pas ce dont vous avez besoin pour appeler des fonctions non managées à partir de code managé. Examinons l’exemple :

  • La ligne 2 montre la directive using de l’espace de noms System.Runtime.InteropServices qui contient tous les éléments nécessaires.
  • La ligne 8 introduit l’attribut LibraryImportAttribute. Cet attribut indique au runtime qu’il doit charger le binaire non managé. La chaîne passée est le binaire non managé qui contient la fonction cible. En outre, il spécifie l’encodage à utiliser pour marshaler les chaînes. Il spécifie enfin que cette fonction appelle SetLastError et que le runtime doit capturer ce code d’erreur pour que l’utilisateur puisse le récupérer avec Marshal.GetLastPInvokeError().
  • La ligne 9 est l’essentiel du travail de P/Invoke. Elle définit une méthode managée qui a exactement la même signature que la méthode non managée. La déclaration utilise l’attribut LibraryImport et le mot clé partial pour indiquer à une extension du compilateur de générer du code pour appeler dans la bibliothèque non managée.
    • Dans le code généré et avant .NET 7, le DllImport est utilisé. Cette déclaration utilise le mot clé extern pour indiquer au runtime qu’il s’agit d’une méthode externe et que lorsque vous l’appelez, le runtime doit le trouver dans le binaire non managé spécifié dans l’attribut DllImport.

Le reste de l’exemple appelle la méthode comme toute autre méthode managée.

L’exemple est similaire pour Mac OS. Le nom de la bibliothèque dans l’attribut LibraryImport doit être modifié, car Mac OS a un schéma de nommage des bibliothèques dynamiques différent. L’exemple suivant utilise la fonction getpid(2) pour obtenir l’ID de processus de l’application et l’afficher dans la console :

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace PInvokeSamples
{
    public static partial class Program
    {
        // Import the libSystem shared library and define the method
        // corresponding to the native function.
        [LibraryImport("libSystem.dylib")]
        private static partial int getpid();

        public static void Main(string[] args)
        {
            // Invoke the function and get the process ID.
            int pid = getpid();
            Console.WriteLine(pid);
        }
    }
}

Le processus est semblable sur Linux. Le nom de fonction est le même, car getpid(2) est un appel système POSIX standard.

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace PInvokeSamples
{
    public static partial class Program
    {
        // Import the libc shared library and define the method
        // corresponding to the native function.
        [LibraryImport("libc.so.6")]
        private static partial int getpid();

        public static void Main(string[] args)
        {
            // Invoke the function and get the process ID.
            int pid = getpid();
            Console.WriteLine(pid);
        }
    }
}

Appel de code managé à partir de code non managé

Le runtime permet une communication fluide dans les deux directions, ce qui vous donne la possibilité d’effectuer des rappels dans du code managés à partir de fonctions natives, à l’aide de pointeurs de fonction. Ce qui ressemble le plus à un pointeur de fonction dans le code managé est un délégué, c’est donc ce qui est utilisé pour autoriser les rappels du code natif dans le code managé.

La façon d’utiliser cette fonctionnalité est similaire au processus code managé vers du code natif préalablement décrit. Pour un rappel donné, vous définissez un délégué qui correspond à la signature et vous le passez dans la méthode externe. Le runtime s’occupe du reste.

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApplication1
{
    public static partial class Program
    {
        // Define a delegate that corresponds to the unmanaged function.
        private delegate bool EnumWC(IntPtr hwnd, IntPtr lParam);

        // Import user32.dll (containing the function we need) and define
        // the method corresponding to the native function.
        [LibraryImport("user32.dll")]
        private static partial int EnumWindows(EnumWC lpEnumFunc, IntPtr lParam);

        // Define the implementation of the delegate; here, we simply output the window handle.
        private static bool OutputWindow(IntPtr hwnd, IntPtr lParam)
        {
            Console.WriteLine(hwnd.ToInt64());
            return true;
        }

        public static void Main(string[] args)
        {
            // Invoke the method; note the delegate as a first parameter.
            EnumWindows(OutputWindow, IntPtr.Zero);
        }
    }
}

Avant de parcourir l’exemple, passons en revue les signatures des fonctions non managées dont vous avez besoin. La fonction à appeler pour énumérer toutes les fenêtres a la signature suivante : BOOL EnumWindows (WNDENUMPROC lpEnumFunc, LPARAM lParam);

Le premier paramètre est un rappel. Ce rappel a la signature suivante : BOOL CALLBACK EnumWindowsProc (HWND hwnd, LPARAM lParam);

Examinons maintenant l’exemple en détail :

  • la ligne 9 dans l’exemple définit un délégué qui correspond à la signature du rappel dans le code non managé. Notez la façon dont les types LPARAM et HWND sont représentés à l’aide de IntPtr dans le code managé.
  • Les lignes 13 et 14 introduisent la fonction EnumWindows de la bibliothèque user32.dll.
  • Les lignes 17 à 20 implémentent le délégué. Dans cet exemple simple, nous voulons simplement générer le handle dans la console.
  • Enfin, dans la ligne 24, la méthode externe est appelée et transmise au délégué.

Les exemples de Linux et Mac OS sont présentés ci-dessous. Dans ces exemples, nous utilisons la fonction ftw qui se trouve dans libc, la bibliothèque C. Cette fonction est utilisée pour parcourir des hiérarchies de répertoires et accepte un pointeur vers une fonction comme l’un de ses paramètres. Cette fonction a la signature suivante : int (*fn) (const char *fpath, const struct stat *sb, int typeflag).

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace PInvokeSamples
{
    public static partial class Program
    {
        // Define a delegate that has the same signature as the native function.
        private delegate int DirClbk(string fName, ref Stat stat, int typeFlag);

        // Import the libc and define the method to represent the native function.
        [LibraryImport("libc.so.6", StringMarshalling = StringMarshalling.Utf16)]
        private static partial int ftw(string dirpath, DirClbk cl, int descriptors);

        // Implement the above DirClbk delegate;
        // this one just prints out the filename that is passed to it.
        private static int DisplayEntry(string fName, ref Stat stat, int typeFlag)
        {
            Console.WriteLine(fName);
            return 0;
        }

        public static void Main(string[] args)
        {
            // Call the native function.
            // Note the second parameter which represents the delegate (callback).
            ftw(".", DisplayEntry, 10);
        }
    }

    // The native callback takes a pointer to a struct. This type
    // represents that struct in managed code.
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    public struct Stat
    {
        public uint DeviceID;
        public uint InodeNumber;
        public uint Mode;
        public uint HardLinks;
        public uint UserID;
        public uint GroupID;
        public uint SpecialDeviceID;
        public ulong Size;
        public ulong BlockSize;
        public uint Blocks;
        public long TimeLastAccess;
        public long TimeLastModification;
        public long TimeLastStatusChange;
    }
}

Un exemple Mac OS utilise la même fonction et la seule différence réside dans l’argument de l’attribut LibraryImport, car Mac OS conserve libc dans un emplacement différent.

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace PInvokeSamples
{
    public static partial class Program
    {
        // Define a delegate that has the same signature as the native function.
        private delegate int DirClbk(string fName, ref Stat stat, int typeFlag);

        // Import the libc and define the method to represent the native function.
        [LibraryImport("libSystem.dylib", StringMarshalling = StringMarshalling.Utf16)]
        private static partial int ftw(string dirpath, DirClbk cl, int descriptors);

        // Implement the above DirClbk delegate;
        // this one just prints out the filename that is passed to it.
        private static int DisplayEntry(string fName, ref Stat stat, int typeFlag)
        {
            Console.WriteLine(fName);
            return 0;
        }

        public static void Main(string[] args)
        {
            // Call the native function.
            // Note the second parameter which represents the delegate (callback).
            ftw(".", DisplayEntry, 10);
        }
    }

    // The native callback takes a pointer to a struct. This type
    // represents that struct in managed code.
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    public struct Stat
    {
        public uint DeviceID;
        public uint InodeNumber;
        public uint Mode;
        public uint HardLinks;
        public uint UserID;
        public uint GroupID;
        public uint SpecialDeviceID;
        public ulong Size;
        public ulong BlockSize;
        public uint Blocks;
        public long TimeLastAccess;
        public long TimeLastModification;
        public long TimeLastStatusChange;
    }
}

Les deux exemples précédents dépendent de paramètres et dans les deux cas, les paramètres sont fournis comme des types managés. Le runtime prend « la bonne décision » et les traite dans leurs équivalents de l’autre côté. En savoir plus sur la façon dont les types sont marshalés en code natif sur notre page consacrée au Marshalling de types.

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