C++ 与 Java 混合编程

C++ 与 Java 混合编程

作者：赖锋

 

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　　现在的程序员，不再像以前一样，掌握一种编程语言就可以混得有模有样了，现实的情况是，真实的项目中，通常是涉及多种编程语言，举几个简单的例子，一个软件为了快速开发，可能是使用 Delphi 或 VB 作为界面开发首选语言，底层的指令或核心算法，会使用 C/C++ 处理，涉及数据处理的时候，为了安全和快速开发，会使用 Javascript 或 Python 等脚本语言实现数据分析处理。因此，开发者应该学习或掌握语言混合编程。 C++ 和 Java 是主流的两种编程语言，但是现在整个网上对实现这两种语言混合编程的资料少之又少，却又说之不全，并且有时多种问题现在也含糊不清，对正在学习或使用这两种语言的朋友造成很大的困扰。本人的这篇拙作，希望对使用这两种语言混合编程学习的朋友可以抛砖引玉。
实现原理
　　实现 Java 和 C++ 的交互，使用的技术是称为 JNI（ Java Native Interface ），C++ 编写的程序，只要实现 JNI 生成的接口，则可以让 Java 程序调用，而 Java 编写的程序，C++ 调用，则需要运行 Java 虚拟机，通过 JNI 查询调用 Java 实现的方法。
环境变量设置
　　本文中使用的 Java 的版本是( build 1.6.0_03-b05 ), C++ 的版本为 VC++ 6.0 版本。并根据你本机上的 Java 和 C++ 安装目录设置以下的环境变量

注意不要缺少 Java 的 include 和 lib 这三个红线标出部分（为源码包文件中的 cpp-env.Bat 这个批处理文件）。
设置 Java 的环境变量，如下图所示

　　注意红线标注的这处部分，这部分与 C++ 调用 Java 的方法时候影响非常重要（为源码包文件中的 java-env.Bat 这个批处理文件）。 在 command 模式运行这两个批处理文件后，就可以在 command 模式运行 demo 程序了。
Java 调用 C++ 的方法
　　源码文件中  %SRC%/Java-cpp 目录中的 WinFile.java 的这个文件（Java 语法规定类名与文件名必须一致），定义了一个 WinFile 类，这个类的内容如下

　　在代码的第 18 行，声明一个带 native 属性的方法 GetFilesFromDir，这个方法传入一个字符类参数，并返回一个字符类参数，而 System.loadLibrary 则会加载指定的共享链接库，参数所示加载的动态库为 libwinfile.dll，在 windows 平台上，执行时会自动加入后缀 .dll。 在 command 模式运行以下命令：

　　第一条命令则会生成 WinFile.class 的编译文件，而第二条命令则会生成 WinFile.h 这个头文件，这个头文件包含了 WinFile.java 中的 native 的方法的 C/C++ 语言的定义。

　　在 C/C++ 的语言定中，Java 语言的 String 的定义为 jstring，注意，Java 的语言的字符与程序的编码都是以 UTF-8 编码实现的，所以 Java 中的中文字符在 C++ 的方法中如果没有编码转换，则会显示为乱码。同理，在 C++ 的方法中将中文字符返回给 Java，如果没有将字符编码转为 UTF-8，在 Java 的方法显示同样会是乱码。

 　　以上为 %SRC%/Java-cpp/WinFile.cpp 的部分代码，代码中实现了两个函数，一个是将 UTF-8 转为 GB2312，另一个为将 GB2312 转为 UTF-8，而 jni.h 这个头文件中也同时提供了 jstring 与 char* 的类型之间转换函数。
GetStringUTFChars
NewStringUTF
运行如下编译命令：
cl -GX -LD WinFile.cpp -FelibWinFile.dll
　　则生成 libWinFile.dll 这个动态库（注意，生成的名称要与 System.loadLibrary 这个函数内的参数的名称一致），运行这个 Java 的类。
则输出如下

C++ 调用 Java 类方法
这里演示 String 作为参数的调用返回的方法，其它的类型的方法调用也类似。
创建一个静态声明的 Java 方法

　　这个方法将会接受一个 C++ 的传入的字符参数，并返回 Java 的字符类，让 C++ 函数输出内容。代码位于 %SRC%/cpp-java/WinFile.java
编译该文件后生成是一个 java 字节码的文件，它必须要运在 JVM 上，C++ 要执这些 Java 字节码，必须要运行 JVM，运行 JVM 的代码位于文件 %SRC%/cpp-java/WinFile.cpp 中，如下图所示

　　通过 JNI_CreateJavaJVM 这个函数，C++ 则会运行 JVM，注意，生成的 WinFile.exe 这个文件提示需要 jvm.dll，但是千万不要将 jvm.dll 从 jre 这个目录拷贝到 WinFile.exe 这个目录，因为 jvm 能够正常运行，必须依赖 jre 的 java 库和其它的动态库，虽然从 dependency 看不出 jvm.dll 依赖 jre 中的其它库和文件。如果把 jvm.dll 抽离出来与 WinFile.exe 位于同一目录，虽然能够运行，但 JNI_CreateJavaJVM 调用永远失败的。解决方法，就是将 jvm.dll 这个动态库加入的搜索路径中，如上面的批处理文件所示。

　　成功建立 Java 虚拟机后，就需要动态获得类名，并通过类名和函数签名获得 Java 的方法，获得函数签名的方法是运行如下命令。
Java -s -p WinFile
则输出了我们在 Java 文件中定义的函数的签名，

剩下的事情就是要负责将字符的参数进行编码调用，如下图标注出值得注意的地方

　　参数的转换过程是为 char* 转为 UTF8 编码再转变成为 jstring 伟入 java 方法,java 方法的返回值也应该是先转成 jstring 类型,再转为 char* 类型再转为 GB2312。运行程序，输出结果如下

 

总结
　　混合语言编程要注意的是编码传输，语言运行环境的因素。例如要在 C++ 中构造 Java 的运行环境。混合语言编程有困难，但也很有趣，两种语言的优点都可以得到，不是很好的事情吗？

原文链接：http://www.vckbase.com/document/viewdoc/?id=1889