C++/CLI

C++/CLI 仅在 Windows 上受支持。

C++/CLI 是微软在 C++ 的基础上发明的一个语言（相当于 C++ 的超集），它扩展了 C++ 以支持 .NET；同时还可用于 C# 与 C/C++ 互操作。

微软似乎不太建议新的项目使用 C++/CLI：

“对于新项目，我们建议探索现代第三方替代方案，例如 https://github.com/dotnet/ClangSharp 或 https://www.swig.org/，它们提供更大的灵活性并更好地与当前语言和运行时功能保持一致。”

摘自：使用 C++/CLI 进行 .NET 编程 |Microsoft Learn，由 Edge 翻译

相比 C++，C++/CLI 加了一堆乱七八糟的语法，用来和 CLR 打交道。本篇会详细介绍这些语法。

先决条件

使用 C++/CLI 前需要进行额外配置：

安装 Visual Studio C++ 工作负载时，默认情况下不安装 C++/CLI。若要在安装 Visual Studio 后安装组件，请通过选择 Windows “开始”菜单并搜索 Visual Studio 安装程序打开 Visual Studio 安装程序。选择安装的 Visual Studio 版本旁边的“修改”按钮。选择“单个组件”选项卡。向下滚动到“编译器、生成工具和运行时”部分，然后选择“适用于 v143 生成工具的 C++/CLI 支持（最新版本）”。选择“修改”以下载所需的文件并更新 Visual Studio。

摘自：使用 C++/CLI 进行 .NET 编程 | Microsoft Learn

配置完后，你应该会在 Visual Studio 的 “新建项目” 发现这些多出来的项目：

“CLR” 指的是 Common Language Runtime（公共语言运行时）。总之就是我们想要的 C++/CLI。

C++/CLI 中的 CLI 指的是 Common Language Infrastructure（公共语言基础设施）。不要和 Command-Line Interface（命令行界面）搞混了。

欲详细了解，可参考：.NET学习笔记 -- 那堆名词到底是啥（CLR、CLI、CTS、CLS、IL、JIT） - 红心李 - 博客园

如果你只是想写一个程序，和 C# 没关系，就选 “CLR 控制台应用”；
如果你想要与 C# 交互，就选 “CLR 类库”；
如果选择 “CLR 空项目”，你需要手动配置 “引用” 才能正常使用 .NET 功能（例如添加 mscorlib、System 等）。

（另外还要注意 .NET 和 .NET Framework 的区别。）

C++/CLI 项目会启用编译指令 /clr。这可以在 “配置属性 > C/C++ > 常规 > 公共语言运行时支持” 中找到。

使用 BCL

在 C++/CLI 中使用 BCL 和 C# 十分类似，除了命名空间相关语法稍有不同：

using namespace System; // C# 中是 using System;
int main() {
	Console::WriteLine("Hello, world!");
	return 0;
}

定义托管类、托管结构体

这一节要介绍的内容实际上与下一节紧密相关。C++ 的类、结构体不能在 GC 堆上分配。为了在 GC 堆上分配，必须定义托管类、托管结构体。

其语法与 C# 类似，这里仅举两个例子：

ref class MyRefClass {
    
}; // C++ 是需要分号的

value class MyValueClass {
    
};

使用 GC 堆

C++/CLI 支持了和 C# 类似的自动内存管理功能，允许我们愉快地使用 GC（Garbage Collection，垃圾回收器）。具体来说，我们会通过特定的语法在 GC 堆（Garbage Collected Heap）上申请内存。这样申请的对象，其会在引用计数归零后由 GC 自动回收。

让我们看两个例子吧：

int^ i = gcnew int;
MyRefClass^ c = gcnew MyRefClass();

我们用 C++/CLI 关键字 gcnew 在 GC 堆上分配内存，语法和 new 类似。在 GC 堆上分配内存的类型必须为托管类型，其包括：

基础类型，如 int（实际上会这里会被隐式转换为 System.Int32）；
托管类、托管结构体（见上一小节）。

我们得到的这个 int^，称为 “句柄（handle）”。句柄的行为和指针类似（但不支持指针算术），请看这个例子：

using namespace System;
int main() {
	int^ i = gcnew int;
	Console::WriteLine(i);
	Console::WriteLine(*i);
	i = 13;
	Console::WriteLine(i);
	Console::WriteLine(*i);
	*i = 17;
	Console::WriteLine(i);
	Console::WriteLine(*i);
	return 0;
}

其中 *i 可以看作是对句柄的解引用。此程序的输出：

从中可以发现使用 *i 和 i 赋值是等价的。使用 .NET 相关方法时也是等价的，但对于标准 C++ 函数则不是，例如使用标准输出流：

std::cout << *i;

这是因为 i 的类型是 int^（句柄），STL 显然不支持，而 *i 就是 int，STL显然支持。

跟踪引用（Tracking Reference）

C++/CLI 引入了跟踪引用运算符（Tracking Reference Operator），即 %，Microsoft 给出的介绍如下：

跟踪引用有以下特征。

将一个对象分配至跟踪引用将导致对象的引用计数增加。

原生引用（&）是 * 解引用的结果。跟踪引用（%）是 ^ 解引用的结果。只要你有一个对象的 %（跟踪引用），此对象就会在内存中保持活动状态（stay alive）。

成员访问符（.）用于访问成员。

跟踪引用是对值类型和句柄有效的类型（例如 String^）。（注：这句话应该是说跟踪引用可以传参给值类型和句柄。）

跟踪引用不能被分配为 nullptr。跟踪引用可根据需要分配给多个有效对象。

跟踪引用运算符（%）不能用作一元取址运算符。（注：即 % 不能像 & 那样用于取址。）

摘自：Tracking Reference Operator (C++/CLI and C++/CX) | Microsoft Learn，由笔者翻译

请看例子：

int^ i = gcnew int;
int% myRef = *i; // 将 i 解引用并赋给 myRef
int^% handleRef = i; // handleRef 是句柄的引用

int^ j = myRef; // "跟踪引用是对值类型和句柄有效的类型"

参考

微软真坑，居然把同样主题的内容放在两个地方。这两个文档互相引用，笔者查阅的时候很麻烦。

先决条件​

使用 BCL​

定义托管类、托管结构体​

使用 GC 堆​

跟踪引用（Tracking Reference）​

参考​

先决条件

使用 BCL

定义托管类、托管结构体

使用 GC 堆

跟踪引用（Tracking Reference）

参考