65、.NET 中DllImport的用途

在 .NET 中，DllImport 是 Platform Invocation Services (P/Invoke) 的核心机制，用于调用非托管（native）DLL 中的函数。以下是其核心用途、应用场景、关键细节及注意事项的全面总结：

1. 核心用途

• 跨语言调用：允许 C#（托管代码）直接调用由 C/C++、Delphi 等语言编写的非托管 DLL 中的函数。
• 功能复用：利用现有非托管代码（如硬件驱动、系统 API、数学库），避免重复开发。
• 性能优化：对性能敏感的代码（如高频计算、实时处理）保留在非托管 DLL 中，仅通过 P/Invoke 调用。

2. 典型应用场景

场景	示例
硬件交互	调用驱动 DLL 控制设备（如键盘锁定、传感器读取、USB 通信）。
系统级操作	访问 Windows API（如 kernel32.dll、user32.dll）或第三方系统库。
旧代码集成	将遗留的非托管代码（如 C++ 库）集成到现代 .NET 应用中。
高性能计算	调用非托管数学库（如 Intel MKL）进行复杂数值计算。
跨平台兼容	在 .NET 中调用平台特定的非托管代码（如 Linux 的 libc.so）。

3. 关键使用细节

（1）基本语法

[DllImport("DLL名称.dll", 
    EntryPoint = "函数名", 
    CallingConvention = CallingConvention.StdCall,
    CharSet = CharSet.Ansi)]
public static extern 返回类型 函数名(参数列表);

• DllImport 属性：指定 DLL 名称和函数签名。
• EntryPoint：可选，指定 DLL 中的函数名（若与托管方法名不同）。
• CallingConvention：匹配非托管函数的调用约定（如 StdCall、Cdecl）。
• CharSet：指定字符串编码（如 Ansi、Unicode）。

（2）调用约定（Calling Convention）

• StdCall：Windows API 常用，调用者清理堆栈。
• Cdecl：C 语言默认，被调用者清理堆栈（支持可变参数）。
• ThisCall：C++ 成员函数调用约定。

（3）数据类型映射

托管类型	非托管类型	示例
int	int、long（32位）	[DllImport] public static extern int Add(int a, int b);
string	char*（ANSI）	需用 MarshalAs(UnmanagedType.LPStr) 或 IntPtr。
bool	BOOL（4字节）	通常映射为 int（非零为真）。
struct	struct	需用 [StructLayout(LayoutKind.Sequential)] 定义。
IntPtr	通用指针	用于处理 void* 或动态内存。

4. 常见问题与解决方案

（1）DLL 加载失败

• 原因：DLL 不在搜索路径中（如程序目录、系统 PATH）。

• 解决方案：

• 将 DLL 复制到输出目录。

• 使用绝对路径（如 [DllImport(@"C:\path\to\dll.dll")]）。

• 动态加载（LoadLibrary + GetProcAddress）。

（2）调用约定不匹配

• 现象：堆栈损坏、程序崩溃。

• 解决方案：确保 CallingConvention 与 DLL 函数一致。

（3）内存管理

• 问题：非托管代码分配的内存需手动释放。
• 解决方案：

使用 Marshal.FreeHGlobal 或 Marshal.FreeCoTaskMem。

避免直接返回非托管内存指针，改用 IntPtr 并封装释放逻辑。

（4）字符串处理

• 问题：托管与非托管字符串编码不一致。
• 解决方案：

明确指定 CharSet（如 CharSet.Unicode 对应 wchar_t*）。

使用 Marshal.StringToHGlobalAnsi/StringToHGlobalUni 转换。

5. 高级技巧

（1）动态加载 DLL

[DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]
private static extern IntPtr LoadLibrary(string dllToLoad);

[DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]
private static extern IntPtr GetProcAddress(IntPtr hModule, string procedureName);

public static void LoadDllDynamically()
{
    IntPtr hDll = LoadLibrary("CompalLockInput.dll");
    if (hDll != IntPtr.Zero)
    {
        IntPtr funcAddr = GetProcAddress(hDll, "LockKeyboard");
        // 通过委托调用函数...
    }
}

（2）结构体与指针

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct Point
{
    public int X;
    public int Y;
}

[DllImport("Graphics.dll")]
public static extern void DrawPoint(ref Point point); // ref 传递结构体

（3）错误处理

使用 SetLastError = true 捕获非托管代码的错误码：

[DllImport("kernel32.dll", SetLastError = true)]
public static extern bool CloseHandle(IntPtr hObject);

// 调用后检查错误码
if (!CloseHandle(handle))
{
    int errorCode = Marshal.GetLastWin32Error();
    Console.WriteLine($"错误码: {errorCode}");
}

6. 替代方案

• C++/CLI：用混合模式程序集封装非托管代码，提供更安全的托管接口。
• COM 互操作：若 DLL 是 COM 组件，可用 tlbimp 生成托管包装。
• SWIG：自动生成 C# 绑定，适用于复杂 C/C++ 库。

7. 总结

• 适用场景：快速集成非托管功能，或性能关键代码。
• 风险点：内存泄漏、类型不匹配、调用约定错误。
• 最佳实践：

明确指定 CallingConvention 和 CharSet。

封装非托管调用，隐藏复杂细节。

优先使用托管库或 C++/CLI 替代 P/Invoke（若可行）。

通过合理使用 DllImport，.NET 开发者可以高效利用非托管代码的强大功能，同时保持代码的可维护性。