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C++與Java混合編程

編輯:關於VC++

本文配套源碼

現在的程序員,不再像以前一樣,掌握一種編程語言就可以混得有模有樣了,現實的情況是,真實的項目中,通常是涉及多種編程語言,舉幾個簡單的例子,一個軟件為了快速開發,可能是使用Delphi或VB作為界面開發首選語言,底層的指令或核心算法,會使用C/C++處理,涉及數據處理的時候,為了安全和快速開發,會使用Javascript或Python等腳本語言實現數據分析處理。因此,開發者應該學習或掌握語言混合編程。 C++和Java是主流的兩種編程語言,但是現在整個網上對實現這兩種語言混合編程的資料少之又少,卻又說之不全,並且有時多種問題現在也含糊不清,對正在學習或使用這兩種語言的朋友造成很大的困擾。本人的這篇拙作,希望對使用這兩種語言混合編程學習的朋友可以拋磚引玉。

實現原理

實現Java和C++的交互,使用的技術是稱為JNI( Java Native Interface ),C++編寫的程序,只要實現JNI生成的接口,則可以讓Java程序調用,而Java編寫的程序,C++調用,則需要運行Java虛擬機,通過JNI查詢調用Java實現的方法。

環境變量設置

本文中使用的Java的版本是( build 1.6.0_03-b05 ),C++的版本為VC++ 6.0版本。並根據你本機上的Java和C++安裝目錄設置以下的環境變量

注意不要缺少Java的include和lib這三個紅線標出部分(為源碼包文件中的cpp-env.Bat這個批處理文件)。

設置Java的環境變量,如下圖所示

注意紅線標注的這處部分,這部分與C++調用Java的方法時候影響非常重要(為源碼包文件中的java-env.Bat這個批處理文件)。 在command模式運行這兩個批處理文件後,就可以在command模式運行demo程序了。

Java調用C++的方法

源碼文件中 %SRC%/Java-cpp目錄中的WinFile.java的這個文件(Java語法規定類名與文件名必須一致),定義了一個WinFile類,這個類的內容如下

在代碼的第18行,聲明一個帶native屬性的方法GetFilesFromDir,這個方法傳入一個字符類參數,並返回一個字符類參數,而System.loadLibrary則會加載指定的共享鏈接庫,參數所示加載的動態庫為libwinfile.dll,在windows平台上,執行時會自動加入後綴.dll。 在command模式運行以下命令:

第一條命令則會生成WinFile.class的編譯文件,而第二條命令則會生成WinFile.h這個頭文件,這個頭文件包含了WinFile.java中的native的方法的C/C++語言的定義。

在C/C++的語言定中,Java語言的String的定義為jstring,注意,Java的語言的字符與程序的編碼都是以UTF-8編碼實現的,所以Java中的中文字符在C++的方法中如果沒有編碼轉換,則會顯示為亂碼。同理,在C++的方法中將中文字符返回給Java,如果沒有將字符編碼轉為UTF-8,在Java的方法顯示同樣會是亂碼。

以上為%SRC%/Java-cpp/WinFile.cpp的部分代碼,代碼中實現了兩個函數,一個是將UTF-8轉為GB2312,另一個為將GB2312轉為UTF-8,而jni.h這個頭文件中也同時提供了jstring與char*的類型之間轉換函數。

GetStringUTFChars 
NewStringUTF 

運行如下編譯命令:

cl -GX -LD WinFile.cpp -FelibWinFile.dll 

則生成libWinFile.dll這個動態庫(注意,生成的名稱要與System.loadLibrary這個函數內的參數的名稱一致),運行這個Java的類。

則輸出如下

C++調用Java類方法

這裡演示String作為參數的調用返回的方法,其它的類型的方法調用也類似。

創建一個靜態聲明的Java方法

這個方法將會接受一個C++的傳入的字符參數,並返回Java的字符類,讓C++函數輸出內容。代碼位於%SRC%/cpp-java/WinFile.java

編譯該文件後生成是一個java字節碼的文件,它必須要運在JVM上,C++要執這些Java字節碼,必須要運行JVM,運行JVM的代碼位於文件%SRC%/cpp-java/WinFile.cpp中,如下圖所示

通過JNI_CreateJavaJVM這個函數,C++則會運行JVM,注意,生成的WinFile.exe這個文件提示需要jvm.dll,但是千萬不要將jvm.dll從jre這個目錄拷貝到WinFile.exe這個目錄,因為jvm能夠正常運行,必須依賴jre的java庫和其它的動態庫,雖然從dependency看不出jvm.dll依賴jre中的其它庫和文件。如果把jvm.dll抽離出來與WinFile.exe位於同一目錄,雖然能夠運行,但JNI_CreateJavaJVM調用永遠失敗的。解決方法,就是將jvm.dll這個動態庫加入的搜索路徑中,如上面的批處理文件所示。

成功建立Java虛擬機後,就需要動態獲得類名,並通過類名和函數簽名獲得Java的方法,獲得函數簽名的方法是運行如下命令。

Java -s -p WinFile 

則輸出了我們在Java文件中定義的函數的簽名,

剩下的事情就是要負責將字符的參數進行編碼調用,如下圖標注出值得注意的地方

參數的轉換過程是為char*轉為UTF8編碼再轉變成為jstring偉入java方法,java方法的返回值也應該是先轉成jstring類型,再轉為char*類型再轉為GB2312。運行程序,輸出結果如下

總結

混合語言編程要注意的是編碼傳輸,語言運行環境的因素。例如要在C++中構造Java的運行環境。混合語言編程有困難,但也很有趣,兩種語言的優點都可以得到,不是很好的事情嗎?

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