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都是用 DllImport？有没有考虑过自己写一个 extern 方法？

news 来源：原创 2024/4/28 12:04:52

原文都是用 DllImport？有没有考虑过自己写一个 extern 方法？

你做 .NET 开发的时候，一定用过 DllImport 这个特性吧，这货是用于 P/Invoke (Platform Invoke, 平台调用) 的。这种 DllImport 标记的方法都带有一个 extern 关键字。

那么有没有可能我们自己写一个自己的 extern 方法呢？答案是可以的。本文就写一个这样的例子。

本文内容

DllImport
自定义的 extern
让自定义的 extern 工作起来
总结
原理
- 参考资料

DllImport

日常我们的平台调用代码是这样的：

 
   class Walterlv
{
    [STAThread] static void Main(string[] args) { var hwnd = FindWindow(null, "那个窗口的标题栏文字"); // 此部分代码省略。 } [DllImport("user32.dll", CharSet = CharSet.Unicode)] public static extern IntPtr FindWindow(string lpClassName, string lpWindowName); }  
  

你看不到 FindWindow 的实现。

自定义的 extern

那我们能否自己实现一个这样的 extern 的方法呢？写一写，还真是能写得出来的。

▲ 外部方法需要 Attribute 的提示

只不过如果你装了 ReSharper，会给出一个提示，告诉你外部方法应该写一个 Attribute 在上面（虽然实际上编译没什么问题）。

那么我们就真的写一个 Attribute 在上面吧。

 
   class Walterlv
{
    internal void Run() { Foo(); } [WalterlvHiddenMethod] private static extern void Foo(); } [AttributeUsage(AttributeTargets.Method, AllowMultiple = false, Inherited = false)] internal sealed class WalterlvHiddenMethodAttribute : Attribute { }  
  

如果你好奇如果没写 Attribute 会怎样，那我可以告诉你 —— 你写不写都一样，都是不能运行起来的。

▲ 方法没有实现

让自定义的 extern 工作起来

如果无法运行，那么我们写 extern 是完全没有意义的。于是我们怎么能让这个“外部的”函数工作起来呢？—— 事实上就是工作不起来。

不过，我们能够控制编译过程，能够在编译期间为其添加一个实现。

这里，我们需要用到 MSBuild/Roslyn 相关的知识：

Roslyn 通过 Target 修改编译的文件 - 林德熙

当你读完上面那篇文章，你就明白我想干啥了。没错，在编译期间将其替换成一个拥有实现的函数。

现在，我们将我们的几个类放到不同的文件中。

▲ 我们的项目文件

 
   // Program.cs
class Walterlv
{
    [STAThread] static void Main(string[] args) { Demo.Foo(); } }  
  

 
   // Demo.cs
class Demo
{
    [WalterlvHiddenMethod] internal static extern void Foo(); }  
  

 
   // WalterlvHiddenMethodAttribute.cs
using System;

[AttributeUsage(AttributeTargets.Method, AllowMultiple = false, Inherited = false)] internal sealed class WalterlvHiddenMethodAttribute : Attribute { }

No！我们还有一个隐藏文件 Demo.implemented.cs。

▲ 隐藏的文件

 
   // Demo.implemented.cs
using System;

class Demo { internal static void Foo() { Console.WriteLine("我就是一个外部方法。"); } }

这个文件我是通过在 csproj 中将其 remove 掉使得在解决方案中看不见。

 
   <Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup> <OutputType>Exe</OutputType> <TargetFramework>net472</TargetFramework> </PropertyGroup> <ItemGroup> <Compile Remove="Demo.implemented.cs" /> </ItemGroup> </Project>

然后，我们按照上文博客中所说的方式，添加一个 Target，在编译时替换这个文件：

 
   <Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">

  <PropertyGroup> <OutputType>Exe</OutputType> <TargetFramework>net472</TargetFramework> </PropertyGroup> <ItemGroup> <Compile Remove="Demo.implemented.cs" /> </ItemGroup> <Target Name="WalterlvReplaceMethod" BeforeTargets="BeforeBuild"> <ItemGroup> <Compile Remove="Demo.cs" Visible="false" /> <Compile Include="Demo.implemented.cs" Visible="false" /> </ItemGroup> </Target> </Project>

现在，运行即会发现可以运行。

▲ 可以运行

总结

extern 是 C# 的一个语法而已，谁都可以用，但最终编译时的 C# 文件必须都有实现。
我们可以在编译时修改编译的文件来为这些未实现的方法添加实现。

原理

看完上面的方法，是不是觉得写一个把实现藏起来的 extern 方法很简单？

但如果你认为 DllImport 也是这么做的那就不对了。

还记得我们一开始写的 FindWindow 方法吗？我们查看其编译后的 IL 代码，可以发现其外部调用已经写到了 IL 里面了，并且其实现使用了 pinvokeimpl 关键字。也就是说，具体的调用是 JIT 编译器去做的事儿。

 
   .method public hidebysig static pinvokeimpl ( "user32.dll" unicode winapi )native int FindWindow( string lpClassName, string lpWindowName ) cil managed preservesig { // Can't find a body } // end of method Walterlv::FindWindow  
  

至于实际执行时的执行细节，可以阅读 c# - How does DllImport really work? - Stack Overflow 了解更多。

如果去看看我们写的 Foo 的 IL，就完全不一样了：

 
   .method assembly hidebysig static void Foo() cil managed { .custom instance void WalterlvHiddenMethodAttribute::.ctor() = (01 00 00 00 ) .maxstack 8 IL_0000: nop IL_0001: ldstr "我就是一个外部方法。" IL_0006: call void [mscorlib]System.Console::WriteLine(string) IL_000b: nop IL_000c: ret } // end of method Demo::Foo  
  