Java中調用C++的方法

Java和C++具有不同的編程範式和語法，但兩種語言都具有其各自的強項。在Java中，我們可以輕鬆地創建具有跨平台支持和易於使用的GUI界面，但是在一些性能敏感的任務上，C++則具有很明顯的優勢。此時，可以通過Java調用C++的方法來解決該問題。下面我們將從不同方面對Java中調用C++方法進行詳細說明。

一. C++的代碼調用

如果我們想要從Java中調用C++方法，首先需要完成的工作是將C++代碼轉換為可執行二進位文件或動態鏈接庫（DLL）。

C++代碼示例：

#include 

using namespace std;

extern "C" {

    int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }

}

int main() {
    int a = 5, b = 3;
    cout << add(a, b) << endl;
    return 0;
}

在C++代碼中，我們必須使用 “extern” 關鍵字指定導出函數的名稱和參數。 在這個例子中，我們導出了一個名為 “add” 的函數。

為了編譯C++代碼，我們需要使用以下命令：

g++ –std=c++11 –shared –fPIC add.cpp –o libadd.so

在編譯過程中，我們使用了「-shared」和「-fPIC」選項，從而使編譯器生成動態鏈接庫「libadd.so」文件。此外，我們還需要使用「-std=c++11」指定C++版本。

在Java中我們使用以下代碼調用C++代碼：

public class CallCpp {

    static {
        System.loadLibrary("add");
    }

    public static void main(String[] args) {
        int a = 5, b = 3;
        int result = add(a, b);
        System.out.println(result);
    }

    public static native int add(int a, int b);
}

在Java中，我們需要使用「System.loadLibrary()」方法來載入C++生成的動態鏈接庫，並且需要添加「native」關鍵字指定調用的方法是一個本地方法。以上示例中，我們已經成功的從Java中調用了C++代碼。

二. 使用JNI調用C++

在上一篇中，我們已經演示了通過外部函數用Java直接調用C++方法的方法。事實上，Java也提供了JNI介面來使Java代碼與C++代碼進行交互，使用JNI，Java代碼可以直接調用C++中的函數。

首先，我們需要生成一個名為「add」和兩個參數作為整數的C++函數，如前一示例中的「add」函數一樣。 然後，我們可以在Java中使用JNI調用C++方法。

C++代碼：

#include 
#include 

using namespace std;

extern "C" {

    JNIEXPORT jint JNICALL Java_CallCpp_add(JNIEnv *env, jobject jobj, jint a, jint b) {
        int result = a + b;
        return result;
    }

}

int main() {
    return 0;
}

在這個代碼中，我們通過JNI定義了一個名為「Java_CallCpp_add」的函數作為Java代碼與C++代碼之間的橋樑。代碼中的「env」變數指向當前虛擬機實例，而「jobj」變數指向調用方法的對象。除此之外，其他參數與我們在上面示例中一樣。 使用JNI，我們可以動態地載入C++庫，並在Java程序中定義C++函數。

下面是一個Java示例:

public class CallCpp {

    static {
        System.loadLibrary("add");
    }

    public static void main(String[] args) {
        int a = 5, b = 3;
        int result = add(a, b);
        System.out.println(result);
    }

    public static native int add(int a, int b);

}

在這個Java代碼中，我們使用「native」關鍵字來定義一個Java方法（上面已經描述過這個概念），該方法將調用C++方法。 接下來，我們可以編譯並運行Java代碼以查看結果。

三、使用JNA調用C++函數

JNA是Java的一種框架，它允許Java應用程序動態的從預編譯共享庫中調用C函數。

下面是一個直接使用JNA調用C++方法的Java示例：

import com.sun.jna.Library;
import com.sun.jna.Native;
import com.sun.jna.Platform;

public class CallCpp {

    public interface AddLibrary extends Library {
        AddLibrary INSTANCE = (AddLibrary) Native.load((Platform.isWindows() ? "add" : "libadd"), AddLibrary.class);

        int add(int a, int b);
    }

    public static void main(String[] args) {
        int result = AddLibrary.INSTANCE.add(5, 3);
        System.out.println(result);
    }

}

JNA摒棄使用JNI的方式，而是直接使用Java介面來調用C/C++函數。 我們創建了一個Java介面，並使用「Native.load()」方法動態載入C/C++的共享庫。 在上面的代碼中，我們已經成功的從Java中調用了C++代碼。

四、C++中調用Java方法

在上面的示例中，我們演示了如何從Java中調用C++方法，現在我們來看一下如何在C++中調用Java方法。

首先，我們需要使用Java Native Interface（JNI）來實現從C++中調用Java方法。 下面是一個演示示例：

C++代碼：

#include 
#include 
#include 

using namespace std;

int main() {

    JavaVM *jvm;
    JNIEnv *env;

    JavaVMInitArgs vm_args;
    JavaVMOption options[1];

    options[0].optionString = "-Djava.class.path=."; // 設置類路徑，需要根據實際情況更改
    vm_args.version = JNI_VERSION_1_6;
    vm_args.nOptions = 1;
    vm_args.options = options;
    vm_args.ignoreUnrecognized = false;

    jint rc = JNI_CreateJavaVM(&jvm, (void **) &env, &vm_args);
    if (rc != JNI_OK) {
        cerr << "Failed to create JVM" <FindClass("CallJava");
    if (jcls == nullptr) {
        cerr << "Failed to find CallJava class" <GetStaticMethodID(jcls, "print", "()V");
    if (mid == nullptr) {
        cerr << "Failed to find static method print" <CallStaticVoidMethod(jcls, mid);

    jvm->DestroyJavaVM();
    return 0;
}

在這個示例代碼的使用中，我們將使用JNI創建一個JVM並載入Java類「CallJava」，該類具有一個靜態方法「print()」。 在C++代碼中，我們可以使用JNI查找Java類，然後檢索靜態方法ID並調用靜態Java方法。

下面是Java代碼示例：

public class CallJava {

    public static void print() {
        System.out.println("Hello from Java!");
    }

    public static void main(String[] args) {
        // do nothing
    }

}

這個Java程序中，我們僅僅提供了一個「print()」靜態方法，其中列印了一條簡單的消息。 使用C++調用Java方法時，我們傳遞了一個名為「CallJava」的Java類的名稱，因此需要確保Java類文件可用。

五、結論

Java和C++作為不同的編程語言，在不同的使用場景下都有各自的優勢。通過調用C++方法，可以為Java應用程序提供更高的性能和更好的可擴展性。在本文中，我們介紹了Java如何調用C++函數以及C++如何調用Java方法的方法，並演示了每個簡單的示例。通過這些方法，您可以更好地實現Java和C++之間的交互並提升應用程序的整體性能。