C++/CLI托管C++的数据类型详解
编辑：本站更新：2024-09-07 00:47:25人气：979
在现代编程领域中，C++/CLI作为一种基于.NET框架的扩展语言，在保持了原生C++的强大性能和灵活性的同时，引入了一种全新的数据类型系统以适应托管环境。这种混合模式允许开发者充分利用现有的非托管代码资源，并无缝地与.NET Framework中的各种托管组件进行交互。
一、基础类型
1. 托管引用类型（Managed Reference Types）
在C++/CLI里，所有从System命名空间派生的对象都是托管对象或引用类型，存储于CLR堆上并由垃圾回收器自动管理其生命周期。例如：
using namespace System;
String^ s = gcnew String("Hello, World!"); // ^符号表示这是一个托管指针
2. 不变性类型（Read-Only types）
C++/CLI支持不变类型的声明，通过添加`%const`关键字来创建不可修改的对象实例，如：
array<String^>^ const readOnlyArray = {"Item 1", "Item 2"};
3. 指针安全字符串（Pointer-Safe Strings）
`System::String^`是C++/CLI中最常用的引用类型之一，它替代传统的char*或者std::string作为文本处理的主要工具，提供了丰富的API且内存管理更为便捷高效。
二、值类型（Value Types）
尽管C#等纯面向对象的语言只区分“类”这一概念，但在C++/CLI中有两种主要的价值类型：结构体(struct) 和 枚举(enum)，它们既可以表现为普通的本地价值类型也可以被标记为"managed value type"(也称为装箱类型boxing type)从而成为托管世界的一部分。
例如一个托管值类型定义如下：
public ref struct ManagedStruct {
int Value;
};
在此处，“ref struct”的使用表明这个结构是一个托管值类型，它的内部字段将会按照托管规则布局并且可以参与到GC(垃圾收集机制)当中去。
三、nullptr 类型
类似于C++11标准引进的 nullptr ，C++/CLI同样提供了一个特殊的空指针常量用于初始化任何类型的安全handles (^操作符后的变量名) 或者 CLR 引用 ( CLI 中对应 native 的 pointer-to-pointer ) 。这极大地增强了对NULL行为的一致性和安全性检查能力。
四、句柄(Handle)
为了兼容 .NET 兼容性以及实现跨平台通信,C++/CLI引人了新的 handle 数据类型语法——"^"运算符标识的一种特殊智能指针。它可以指向任何一个托管对象并在适当的时候调用 GC 进行释放:
Object^ obj = gcnew Object(); // 创建一个新的托管对象并将handle赋给obj
五、pinning pointers（固定指针）
对于需要连续地址访问的大块数组或其他复杂数据结构，有时我们希望阻止垃圾回收器移动这些对象的位置，这时就可以采用固定的 pin_ptr<T> 对象。PinPtr会在一段时间内确保所关联的对象不会因为垃圾回收而发生位置变动。
总结来说，C++/CLI通过对原有C/C++强大功能集的基础之上巧妙融合进了.NET的世界观，实现了丰富多样的数据类型体系，使得程序员能够更加灵活自如地穿梭于本机编译与托管执行之间，既保留原始效率又享受到了高级服务端开发所带来的便利特性及生态优势。
一、基础类型
1. 托管引用类型（Managed Reference Types）
在C++/CLI里，所有从System命名空间派生的对象都是托管对象或引用类型，存储于CLR堆上并由垃圾回收器自动管理其生命周期。例如：
cppcli
using namespace System;
String^ s = gcnew String("Hello, World!"); // ^符号表示这是一个托管指针
2. 不变性类型（Read-Only types）
C++/CLI支持不变类型的声明，通过添加`%const`关键字来创建不可修改的对象实例，如：
cppcli
array<String^>^ const readOnlyArray = {"Item 1", "Item 2"};
3. 指针安全字符串（Pointer-Safe Strings）
`System::String^`是C++/CLI中最常用的引用类型之一，它替代传统的char*或者std::string作为文本处理的主要工具，提供了丰富的API且内存管理更为便捷高效。
二、值类型（Value Types）
尽管C#等纯面向对象的语言只区分“类”这一概念，但在C++/CLI中有两种主要的价值类型：结构体(struct) 和 枚举(enum)，它们既可以表现为普通的本地价值类型也可以被标记为"managed value type"(也称为装箱类型boxing type)从而成为托管世界的一部分。
例如一个托管值类型定义如下：
cppcli
public ref struct ManagedStruct {
int Value;
};
在此处，“ref struct”的使用表明这个结构是一个托管值类型，它的内部字段将会按照托管规则布局并且可以参与到GC(垃圾收集机制)当中去。
三、nullptr 类型
类似于C++11标准引进的 nullptr ，C++/CLI同样提供了一个特殊的空指针常量用于初始化任何类型的安全handles (^操作符后的变量名) 或者 CLR 引用 ( CLI 中对应 native 的 pointer-to-pointer ) 。这极大地增强了对NULL行为的一致性和安全性检查能力。
四、句柄(Handle)
为了兼容 .NET 兼容性以及实现跨平台通信,C++/CLI引人了新的 handle 数据类型语法——"^"运算符标识的一种特殊智能指针。它可以指向任何一个托管对象并在适当的时候调用 GC 进行释放:
cppcli
Object^ obj = gcnew Object(); // 创建一个新的托管对象并将handle赋给obj
五、pinning pointers（固定指针）
对于需要连续地址访问的大块数组或其他复杂数据结构，有时我们希望阻止垃圾回收器移动这些对象的位置，这时就可以采用固定的 pin_ptr<T> 对象。PinPtr会在一段时间内确保所关联的对象不会因为垃圾回收而发生位置变动。
总结来说，C++/CLI通过对原有C/C++强大功能集的基础之上巧妙融合进了.NET的世界观，实现了丰富多样的数据类型体系，使得程序员能够更加灵活自如地穿梭于本机编译与托管执行之间，既保留原始效率又享受到了高级服务端开发所带来的便利特性及生态优势。
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