最近，圖像處理組之前專門做MFC的同事離職了，這開發(fā)界面的事情就落到了我們自己的頭上。
這幾乎是大家的共識：用C++調(diào)用OpenCV寫函數(shù)底層庫很方便；但是用MFC寫上層的GUI程序卻很麻煩。因?yàn)镸FC太不C++了。我成為一只程序猿以來，從來沒有任何一刻喜歡上MFC。而我家那位一直用的是C#開發(fā)界面的，再加上另一位基友的推薦，因此我便想嘗試這用C#來做界面的開發(fā)。但底層還是得用C/C++來做圖像處理啊，這就牽扯到了C#調(diào)用非托管的C/C++動態(tài)庫的問題。
C#，我是小白一只。但好在各路大神的幫忙以及它本身的便捷性，編寫個界面啥的也是沒有什么問題。但用C#來調(diào)用C/C++ 動態(tài)庫，朋友們用的不多，我就只能自己艱苦奮斗啦~但是我是很有信心的。因?yàn)槲抑溃琌penCV有一個C#的版本，叫Emgu，它實(shí)際上也是調(diào)用的OpenCV的C++ DLL。Emgu在這個動態(tài)庫之上又封裝了一層，形成了C#的動態(tài)庫，使得在C#界面上可以輕松調(diào)用OpenCV。既然Emgu能做到，我就也能做到。
我也不打算把Emgu全部解析一遍，我既沒有這個能力，也沒有這個時間，咱們就實(shí)用主義，來看看Emgu是如何調(diào)用OpenCV的動態(tài)庫的吧。
拿一個我們最常用的函數(shù)作為例子吧。cvCreateImage。
在Emgu的教程里，第一個例子就是說，
The CvInvoke class provides a way to directly invoke OpenCV function within .NET languages. Each method in this class corresponds to a function in OpenCV of the same name. For example, a call to
IntPtr image = CvInvoke.cvCreateImage(new System.Drawing.Size(400, 300), CvEnum.IPL_DEPTH.IPL_DEPTH_8U, 1);
is equivalent to the following function call in C
IplImage* image = cvCreateImage(cvSize(400, 300), IPL_DEPTH_8U, 1);
在Emgu的源碼里面，可以看到CvInvoke.cvCreateImage是這樣子的：
#region Initialization
/// <summary>
/// Creates the header and allocates data.
/// </summary>
/// <param name="size">Image width and height.</param>
/// <param name="depth">Bit depth of image elements</param>
/// <param name="channels">
/// Number of channels per element(pixel). Can be 1, 2, 3 or 4. The channels are interleaved, for example the usual data layout of a color image is:
/// b0 g0 r0 b1 g1 r1 ...
/// </param>
/// <returns>A pointer to IplImage </returns>
[DllImport(OPENCV_CORE_LIBRARY, CallingConvention = CvInvoke.CvCallingConvention)]
public static extern IntPtr cvCreateImage(
Size size,
CvEnum.IPL_DEPTH depth,
int channels);
下面通過一些官方的文檔或渠道來注解這段代碼。首先是DllImport
來自MSDN
直接從 C# 調(diào)用 DLL 導(dǎo)出:若要聲明一個方法使其具有來自 DLL 導(dǎo)出的實(shí)現(xiàn)，請執(zhí)行下列操作：
- 使用 C# 關(guān)鍵字
static和extern聲明方法。 - 將 DllImport 屬性附加到該方法。DllImport 屬性允許您指定包含該方法的 DLL 的名稱。通常的做法是用與導(dǎo)出的方法相同的名稱命名 C# 方法，但也可以對 C# 方法使用不同的名稱。
- 還可以為方法的參數(shù)和返回值指定自定義封送處理信息，這將重寫 .NET Framework 的默認(rèn)封送處理。
示例：
// PInvokeTest.cs
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
class PlatformInvokeTest
{
[DllImport("msvcrt.dll")]
public static extern int puts(string c);
[DllImport("msvcrt.dll")]
internal static extern int _flushall();
public static void Main()
{
puts("Test");
_flushall();
}
}
輸出：
Test
代碼討論
前面的示例顯示了聲明在非托管 DLL 中實(shí)現(xiàn)的 C# 方法的最低要求。PlatformInvokeTest.puts 方法用 static 和 extern 修飾符聲明并且具有 DllImport 屬性，該屬性使用默認(rèn)名稱 puts 通知編譯器此實(shí)現(xiàn)來自 msvcrt.dll。若要對 C# 方法使用不同的名稱（如 putstring），則必須在 DllImport 屬性中使用 EntryPoint 選項(xiàng)，如下所示：
[DllImport("msvcrt.dll", EntryPoint="puts")]
官網(wǎng)上沒有詳細(xì)說的是CallingConvention。這個是調(diào)用慣例?？梢灾苯涌丛创a：
public enum CallingConvention
{
// 摘要:
// 此成員實(shí)際上不是調(diào)用約定，而是使用了默認(rèn)平臺調(diào)用約定。例如，在 Windows 上默認(rèn)為 System.Runtime.InteropServices.CallingConvention.StdCall，在
// Windows CE.NET 上默認(rèn)為 System.Runtime.InteropServices.CallingConvention.Cdecl。
Winapi = 1,
//
// 摘要:
// 調(diào)用方清理堆棧。這使您能夠調(diào)用具有 varargs 的函數(shù)（如 Printf），使之可用于接受可變數(shù)目的參數(shù)的方法。
Cdecl = 2,
//
// 摘要:
// 被調(diào)用方清理堆棧。這是使用平臺 invoke 調(diào)用非托管函數(shù)的默認(rèn)約定。
StdCall = 3,
//
// 摘要:
// 第一個參數(shù)是 this 指針，它存儲在寄存器 ECX 中。其他參數(shù)被推送到堆棧上。此調(diào)用約定用于對從非托管 DLL 導(dǎo)出的類調(diào)用方法。
ThisCall = 4,
//
// 摘要:
// 不支持此調(diào)用約定。
FastCall = 5,
}
支持的有Winapi, Cdecl, StdCall, ThisCall, FastCall。我一般使用的都是Stdcall。調(diào)用慣例要保持一致，C++的代碼上用的什么調(diào)用慣例，則C#上就使用什么調(diào)用慣例。
至此，DllImport(OPENCV_CORE_LIBRARY, CallingConvention = CvInvoke.CvCallingConvention)，這一行也就差不多明白了。再來往下看。
當(dāng)從 C# 代碼中調(diào)用非托管函數(shù)時，公共語言運(yùn)行庫必須封送參數(shù)和返回值。
對于每個 .NET Framework 類型均有一個默認(rèn)非托管類型，公共語言運(yùn)行庫將使用此非托管類型在托管到非托管的函數(shù)調(diào)用中封送數(shù)據(jù)。例如，C# 字符串值的默認(rèn)封送處理是封送為 LPTSTR（指向 TCHAR 字符緩沖區(qū)的指針）類型?？梢栽诜峭泄芎瘮?shù)的 C# 聲明中使用 MarshalAs 屬性重寫默認(rèn)封送處理。
示例 2
本示例使用 DllImport 屬性輸出一個字符串。它還顯示如何通過使用 MarshalAs 屬性重寫函數(shù)參數(shù)的默認(rèn)封送處理。
// Marshal.cs
using System;
using System.Runtime.InteropServices;
class PlatformInvokeTest
{
[DllImport("msvcrt.dll")]
public static extern int puts(
[MarshalAs(UnmanagedType.LPStr)]
string m);
[DllImport("msvcrt.dll")]
internal static extern int _flushall();
public static void Main()
{
puts("Hello World!");
_flushall();
}
}
輸出
Hello World!
代碼討論
在前面的示例中，puts 函數(shù)的參數(shù)的默認(rèn)封送處理已從默認(rèn)值 LPTSTR 重寫為 LPSTR。
MarshalAs屬性可以放置在方法參數(shù)、方法返回值以及結(jié)構(gòu)和類的字段上。若要設(shè)置方法返回值的封送處理，請將 MarshalAs 屬性與返回屬性位置重寫一起放置在方法上的屬性塊中。例如，若要顯式設(shè)置 puts 方法返回值的封送處理：
...
[DllImport("msvcrt.dll")]
[return : MarshalAs(UnmanagedType.I4)]
public static extern int puts(
...
再來看一下，在OpenCV中，cvCreateImage是這樣的簽名：
CVAPI(IplImage*) cvCreateImage( CvSize size, int depth, int channels );
```
而在C#中，是這樣的：
```.cs
public static extern IntPtr cvCreateImage(Size size, CvEnum.IPL_DEPTH depth, int channels);
```
光從類型來看，最好理解的是`int channels`，完全一樣。
比較難理解的是`CvEnum.IPL_DEPTH`和`IntPtr`。我們看一下`CvEnum.IPL_DEPTH`的定義：
```.cs
public enum IPL_DEPTH : uint{
...
}
```
這我們就知道了，其實(shí)是一致的。
而指針類型，都可以用`IntPtr`來代替，也沒有什么問題。事實(shí)上，我們可以在網(wǎng)上找到一張C#和C++之間的mapping[表格](http://blog.csdn.net/yangzhenping/article/details/6549150)。
最為費(fèi)解的是Size。在C++的版本中，是用的CvSize
```.c
typedef struct CvSize
{
int width;
int height;
}
CvSize;
```
而C#中，用的卻是Size，這是System.Drawing里面的一個類。Emgu的[教程](http://www.emgu.com/wiki/index.php/Tutorial)上面一句話帶過：
Emgu CV also borrows some existing structures in .Net to represent structures in OpenCV:
| .Net Structure | OpenCV structure |
| ------------------ | ----------------------- |
| System.Drawing.Point | CvPoint |
| System.Drawing.PointF | CvPoint2D32f |
| System.Drawing.Size | CvSize |
| System.Drawing.Rectangle | CvRect |
可是，究竟為什么可以這樣借用呢？查了很久，也沒查出個所以然來，但是最后我用Marshal.SizeOf函數(shù)測試Size的大小，得到的結(jié)果是8。但這也無法窺得Mashal機(jī)制的全貌來~或許問題就在于文中提到過的一句話：
> .NET Framework 類型均有一個默認(rèn)非托管類型。
那么，`System.Drawing.Size`所對應(yīng)的非托管類型是什么，又是在哪里定義這個非托管類型的呢？就無從知曉了。