C++ 與 Java 混合編程

C++ 與 Java 混合編程

作者：賴鋒

 

下載原始碼

　　現在的程式員，不再像以前一樣，掌握一種程式設計語言就可以混得有模有樣了，現實的情況是，真實的項目中，通常是涉及多種程式設計語言，舉幾個簡單的例子，一個軟體為了快速開發，可能是使用 Delphi 或 VB 作為介面開發慣用語言，底層的指令或核心演算法，會使用 C/C++ 處理，涉及資料處理的時候，為了安全和快速開發，會使用 Javascript 或 Python 等指令碼語言實現資料分析處理。因此，開發人員應該學習或掌握語言混合編程。 C++ 和 Java 是主流的兩種程式設計語言，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++ 的互動，使用的技術是稱為 JNI（ Java Native Interface ），C++ 編寫的程式，只要實現 JNI 產生的介面，則可以讓 Java 程式調用，而 Java 編寫的程式，C++ 調用，則需要運行 JAVA 虛擬機器，通過 JNI 查詢調用 Java 實現的方法。
環境變數設定

　　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++ 安裝目錄設定以下的環境變數

注意不要缺少 Java 的 include 和 lib 這三個紅線標出部分（為源碼包檔案中的 cpp-env.Bat 這個批次檔）。
設定 Java 的環境變數，如所示

　　注意紅線標註的這處部分，這部分與 C++ 調用 Java 的方法時候影響非常重要（為源碼包檔案中的 java-env.Bat 這個批次檔）。 在 command 模式運行這兩個批次檔後，就可以在 command 模式運行 demo 程式了。
Java 調用 C++ 的方法

　　源碼檔案中  %SRC%/Java-cpp 目錄中的 WinFile.java 的這個檔案（Java 文法規定類名與檔案名稱必須一致），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元類參數，並返回一個字元類參數，而 System.loadLibrary 則會載入指定的共用連結庫，參數所示載入的動態庫為 libwinfile.dll，在 windows 平台上，執行時會自動加入尾碼 .dll。 在 command 模式運行以下命令：

　　第一條命令則會產生 WinFile.class 的編譯檔案，而第二條命令則會產生 WinFile.h 這個標頭檔，這個標頭檔包含了 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 的語言的字元與程式的編碼都是以 UTF-8 編碼實現的，所以 Java 中的中文字元在 C++ 的方法中如果沒有編碼轉換，則會顯示為亂碼。同理，在 C++ 的方法中將中文字元返回給 Java，如果沒有將字元編碼轉為 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 這個標頭檔中也同時提供了 jstring 與 char* 的類型之間轉換函式。
GetStringUTFChars
NewStringUTF
運行如下編譯命令：
cl -GX -LD WinFile.cpp -FelibWinFile.dll
　　則產生 libWinFile.dll 這個動態庫（注意，產生的名稱要與 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

這裡示範 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。
建立一個靜態聲明的 Java 方法

　　這個方法將會接受一個 C++ 的傳入的字元參數，並返回 Java 的字元類，讓 C++ 函數輸出內容。代碼位於 %SRC%/cpp-java/WinFile.java
編譯該檔案後產生是一個 java 位元組碼的檔案，它必須要運在 JVM 上，C++ 要執這些 Java 位元組碼，必須要運行 JVM，運行 JVM 的代碼位於檔案 %SRC%/cpp-java/WinFile.cpp 中，如所示

　　通過 JNI_CreateJavaJVM 這個函數，C++ 則會運行 JVM，注意，產生的 WinFile.exe 這個檔案提示需要 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 中的其它庫和檔案。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。解決方案，就是將 jvm.dll 這個動態庫加入的搜尋路徑中，如上面的批次檔所示。

　　成功建立 JAVA 虛擬機器後，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 檔案中定義的函數的簽名，

剩下的事情就是要負責將字元的參數進行編碼調用，如標註出值得注意的地方

　　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 方法的傳回值也應該是先轉成 jstring 類型,再轉為 char* 類型再轉為 GB2312。運行程式，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？

原文連結：http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=1889