C#中什么是非托管代码？托管代码和非托管代码有什么区别

news2024/9/24 5:28:30

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在C#中，托管代码和非托管代码是两种不同类型的代码，它们在内存管理和执行环境上有所不同。

托管代码（Managed Code）：

托管代码是由.NET运行时（CLR，Common Language Runtime）管理和执行的代码。
托管代码使用CLR提供的垃圾回收器进行内存管理，自动回收不再使用的内存，并处理内存泄漏和悬挂指针等问题。
C#、VB.NET、F#等.NET语言编写的代码都是托管代码。
托管代码在执行时受到CLR的严格控制，可以提供更高的安全性和可靠性。

非托管代码（Unmanaged Code）：

非托管代码是不受CLR控制和管理的原生代码，通常是由C或C++等语言编写的。
非托管代码直接操作系统资源和内存，需要手动管理内存分配和释放。
通常情况下，非托管代码执行速度更快，但也更容易导致内存泄漏、悬挂指针和安全漏洞等问题。

在使用托管代码和非托管代码时，需要注意以下几点：

托管代码的优点：

自动内存管理：由CLR的垃圾回收器管理内存，减少了内存泄漏的可能性。
更高的安全性：CLR提供了类型安全、代码访问安全等机制，可以减少安全漏洞。
跨平台性：由于CLR的存在，托管代码可以在不同的平台上运行，例如Windows、Linux和macOS等。

托管代码的缺点：

性能损失：由于CLR的存在，托管代码的执行速度可能较慢。
依赖CLR：托管代码需要CLR的支持才能运行，不能脱离CLR环境。

非托管代码的优点：

执行速度快：由于没有CLR的管理，非托管代码的执行速度通常较快。
更灵活：可以直接操作系统资源和内存，提供了更大的灵活性。

非托管代码的缺点：

内存管理困难：需要手动管理内存分配和释放，容易导致内存泄漏和悬挂指针等问题。
安全性较低：没有CLR提供的安全机制，容易出现安全漏洞。

常见的非托管代码主要包括以下几种：

C/C++ 编写的动态链接库（DLL）：这些 DLL 可以通过 P/Invoke（Platform Invocation Services）技术在 C# 中调用。这种方式常用于使用现有的 C/C++ 库或者与底层系统交互。

示例：

// C/C++动态链接库中的函数
extern "C" __declspec(dllexport) int Add(int a, int b)
{
    return a + b;
}

// 在C#中调用C/C++动态链接库中的函数
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program
{
    [DllImport("example.dll")]
    public static extern int Add(int a, int b);

    static void Main()
    {
        int result = Add(5, 3);
        Console.WriteLine("Result: " + result); // 输出：Result: 8
    }
}

COM（Component Object Model）组件：COM 是一种面向对象的二进制接口标准，可以编写使用 C/C++ 编写的 COM 组件，并通过 Interop Services 在 C# 中调用。
示例：

// C/C++ COM组件接口
#include <windows.h>

class IMyInterface : public IUnknown
{
public:
    virtual HRESULT __stdcall MyMethod() = 0;
};

class MyComponent : public IMyInterface
{
public:
    // 实现MyMethod方法
    HRESULT __stdcall MyMethod()
    {
        // 实现方法逻辑
        return S_OK;
    }
};

// 在C#中调用COM组件
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program
{
    [ComImport]
    [Guid("00000000-0000-0000-0000-000000000000")] // COM组件的GUID
    [InterfaceType(ComInterfaceType.InterfaceIsIUnknown)]
    public interface IMyInterface
    {
        void MyMethod();
    }

    static void Main()
    {
        var myComponent = (IMyInterface)new MyComponent();
        myComponent.MyMethod();
    }
}

Win32 API：可以直接使用 Windows 提供的 Win32 API 函数，通过 P/Invoke 在 C# 中调用。这种方式常用于与操作系统交互、进行系统级编程等。
示例：

// 在C#中调用Win32 API
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program
{
    [DllImport("kernel32.dll")]
    public static extern IntPtr GetConsoleWindow();

    [DllImport("user32.dll")]
    [return: MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]
    public static extern bool ShowWindow(IntPtr hWnd, int nCmdShow);

    public const int SW_HIDE = 0;
    public const int SW_SHOW = 5;

    static void Main()
    {
        IntPtr hWnd = GetConsoleWindow();
        ShowWindow(hWnd, SW_HIDE); // 隐藏控制台窗口
        // ShowWindow(hWnd, SW_SHOW); // 显示控制台窗口
    }
}