C# 呼叫 C++ DLL 完整實作：從建立專案到 P/Invoke 封送處理

環境與工具

• Visual Studio 2010
• Win32 DLL 專案 (C++)
• C# Console 應用程式

1. 建立 C++ DLL 專案

1. 新增專案 → Visual C++ → Win32 Project → 名稱：CSInvokeCDll
2. 應用程式精靈：選擇 DLL，勾選 匯出符號

2. C++ 實作代碼 (CSInvokeCPP.cpp)

#include "stdafx.h"
#include 

// 簡單函式
extern "C" __declspec(dllexport) int Add(int x, int y) { return x + y; }
extern "C" __declspec(dllexport) int Sub(int x, int y) { return x - y; }
extern "C" __declspec(dllexport) int Mul(int x, int y) { return x * y; }
extern "C" __declspec(dllexport) int Div(int x, int y) { return y != 0 ? x / y : 0; }

// 陣列求和
extern "C" __declspec(dllexport) int Sum(int* arr, int len)
{
    int sum = 0;
    if (!arr) return 0;
    for (int i = 0; i < len; i++) sum += arr[i];
    return sum;
}

// 結構體建立 (呼叫端需釋放)
typedef struct { char name[32]; int age; } User;

extern "C" __declspec(dllexport) User* CreateUser(const char* name, int age)
{
    User* u = (User*)malloc(sizeof(User));
    if (!u) return NULL;
    strncpy_s(u->name, 32, name, _TRUNCATE);
    u->age = age;
    return u;
}

// 釋放結構體 (必要！)
extern "C" __declspec(dllexport) void FreeUser(User* u)
{
    if (u) free(u);
}

關鍵點

• extern "C"：防止 C++ 名稱修飾，確保匯出名稱可被 C# 找到
• __declspec(dllexport)：明確匯出
• 陣列參數用指標 + 長度
• 結構體記憶體由 DLL 配置，必須提供釋放函式，避免跨堆疊釋放崩潰

3. C# 封送處理包裝類 (CPPAdapter.cs)

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

public class CPPAdapter
{
    const string DllName = "CSInvokeCDll.dll";

    // 簡單類型
    [DllImport(DllName, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern int Add(int x, int y);
    
    [DllImport(DllName, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern int Sub(int x, int y);
    
    [DllImport(DllName, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern int Mul(int x, int y);
    
    [DllImport(DllName, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern int Div(int x, int y);

    // 陣列：自動封送為指標
    [DllImport(DllName, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern int Sum([In] int[] arr, int len);

    // 結構體：LayoutKind.Sequential 對應 C 結構體記憶體佈局
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet = CharSet.Ansi)]
    public struct User
    {
        [MarshalAs(UnmanagedType.ByValTStr, SizeConst = 32)]
        public string Name;
        public int Age;
    }

    // 回傳指標，C# 端手動封送
    [DllImport(DllName, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    private static extern IntPtr CreateUser(string name, int age);

    [DllImport(DllName, CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    private static extern void FreeUser(IntPtr userPtr);

    // 友善包裝
    public static User CreateUserSafe(string name, int age)
    {
        var ptr = CreateUser(name, age);
        if (ptr == IntPtr.Zero) throw new OutOfMemoryException();
        try
        {
            return Marshal.PtrToStructure(ptr);
        }
        finally
        {
            FreeUser(ptr); // 立即釋放非託管記憶體
        }
    }
}

4. 部署與測試

1. 編譯 C++ DLL (Release x86/x64 需與 C# 專案平台一致)
2. 複製 CSInvokeCDll.dll 至 C# 專案 bin/Debug (或設定建置後事件自動複製)
3. C# 專案設定 Platform target：x86 (32-bit DLL) 或 x64 (64-bit DLL)，勿選 Prefer 32-bit 若用 64-bit DLL

5. 測試代碼

class Program
{
    static void Main()
    {
        Console.WriteLine($"Add: {CPPAdapter.Add(10, 5)}");        // 15
        Console.WriteLine($"Sub: {CPPAdapter.Sub(10, 5)}");        // 5
        Console.WriteLine($"Mul: {CPPAdapter.Mul(10, 5)}");        // 50
        Console.WriteLine($"Div: {CPPAdapter.Div(10, 5)}");        // 2
        
        var arr = new[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
        Console.WriteLine($"Sum: {CPPAdapter.Sum(arr, arr.Length)}"); // 15
        
        var user = CPPAdapter.CreateUserSafe("張三", 25);
        Console.WriteLine($"User: {user.Name}, Age: {user.Age}");
    }
}

常見坑點與解決

進階主題

• 回呼函式：delegate + Marshal.GetFunctionPointerForDelegate，注意委派實例存活期
• C++ 類別封裝：建立 C 風格介面 (建立/銷毀/方法) 包裝 C++ 類別
• COM 互通：若 DLL 為 COM 元件，用 tlbimp 或 TypeLib 產生 Interop 組件
• .NET Core / 5+：NativeLibrary.Load、LibraryImport (Source Generator) 簡化 P/Invoke

掌握 C++ DLL 建立與 C# P/Invoke 封送處理，是跨語言整合舊有高效能/硬體相關 C++ 庫的關鍵技能。