【.dll】C++からC#に値を渡したり、関数を実行したい。

はじめに

先日、Unity6(C#)にC++から値を渡したい記事 を公開しましたが「別にUnityに限定しなくてもいいんじゃない？」と思い、書き直すことにしました。
内容は前回よりもパワーアップしております。

やりたいこと

C#からC++の関数を呼び出し、戻り値として値や文字列、配列を受け取りたいです。

前回は、C++側からの戻り値を単にコンソールに表示するだけでしたが、
今回はC#側から引数を渡し、それを基にC++側で一度処理を行ったうえで結果を返すようにします。

具体的には以下のような型の関数をC#から呼び出します。

・int
・double
・bool
・文字列 (const char*)
・int配列 (int[])
・void (戻り値なし)

環境

・Visual Studio 2022 Community
・C++ 17
・C# 7.3
・.NET Framework 4.8

.dllプロジェクトを作成する

今回はVisual Studio 2022 の Community版を使用します。

新しいプロジェクトの作成(N) → Windowsデスクトップウィザード
→ パス&プロジェクト名設定 → Windowsデスクトッププロジェクト
と進み、

アプリケーションの種類(T): ダイナミックライブラリ(.dll)
追加のオプション: 空のプロジェクト(E)

と設定します。
(今回はプロジェクト名をReturnValueとしています。)

C/C++側

ReturnValue.hとReturnValue.cppを作成し、以下のように記述します。

ReturnValue.h

#pragma once

#ifdef RETURNVALUE_EXPORTS
	#define EXPORT __declspec(dllexport)
#else
	#define EXPORT __declspec(dllimport)
#endif

extern "C" EXPORT int ReturnInt(int i);
extern "C" EXPORT double ReturnDouble(double d);
extern "C" EXPORT bool ReturnBool(bool b);
extern "C" EXPORT const char* ReturnString(const char* c);
extern "C" EXPORT const int* ReturnIntAry(int add, std::size_t* size);
extern "C" EXPORT void ShowFuncSig();

ReturnValue.cpp

#include <string>
#include <iostream>
#include "ReturnValue.h"

// 123 に int型 の引数を足して返す
__declspec(dllexport) int ReturnInt(int i)
{
	return 123 + i;
}

// 1.23 に double型 の引数を足して返す
__declspec(dllexport) double ReturnDouble(double d)
{
	return 1.23 + d;
}

// bool型 の引数を受け取って返す
__declspec(dllexport) bool ReturnBool(bool b)
{
	return b;
}

// Hello, C++!\n に const char*型 の引数を足して返す
__declspec(dllexport) const char* ReturnString(const char* c)
{
	static std::string result;
	result = std::string(c) + "Hello, C++!\n";

	return result.c_str();
}

// int型配列 の各要素に int型引数 を足して返す
__declspec(dllexport) const int* ReturnIntAry(int add, std::size_t* size)
{
	static const int array[] = { 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13 };

	constexpr std::size_t N = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
	static int result[N];

	for (std::size_t i = 0; i < N; ++i)
		result[i] = array[i] + add;

	if (size) *size = N;

	return result;
}

// 現在のソース行番号 と 関数シグネチャ を表示する 
__declspec(dllexport) void ShowFuncSig()
{
	std::cout << __LINE__ << ": " << __FUNCSIG__ << '\n';
}

C#呼び出し側

using System;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ConsoleApp
{
    internal class Program
    {
        [DllImport("ReturnValue.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern int ReturnInt(int i);

        [DllImport("ReturnValue.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern double ReturnDouble(double d);

        [DllImport("ReturnValue.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern bool ReturnBool(bool b);

        [DllImport("ReturnValue.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern IntPtr ReturnString(string s);

        [DllImport("ReturnValue.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern IntPtr ReturnIntAry(int add, out UIntPtr size);

        [DllImport("ReturnValue.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
        private static extern void ShowFuncSig();

        static void Main(string[] args)
        {
            // 123 に int型 の引数を足して返す
            Console.Write($"int: {ReturnInt(123333)}\n");


            // 1.23 に double型 の引数を足して返す
            Console.Write($"double: {ReturnDouble(0.00456)}\n");


            // bool型 の引数を受け取って返す
            Console.Write($"bool: {ReturnBool(true)}\n");


            // Hello, C++!\n に const char*型 の引数を足して返す
            IntPtr pStr = ReturnString("From C#: ");
            string str = Marshal.PtrToStringAnsi(pStr);
            Console.Write(str);


            // int型配列 の各要素に int型引数 を足して返す
            IntPtr p = ReturnIntAry(1, out var sizeUP);
            if (p == IntPtr.Zero) return;

            int len = checked((int)sizeUP);
            int[] result = new int[len];
            Marshal.Copy(p, result, 0, len);

            Console.Write($"int[]: {string.Join(", ", result)}");


            // .dll側のソース行番号 と 関数シグネチャ を表示する 
            Console.WriteLine("");
            ShowFuncSig();
        }
    }
}

結果出力

int: 123456
double: 1.23456
bool: True
From C#: Hello, C++!
int[]: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14
45: void __cdecl ShowFuncSig(void)

なにか間違っている点があれば教えてください。

参考文献
C++ライブラリ（DLL）をUnity（C#）向けに作成して利用するシンプルな方法
C#からC/C++の関数をコールする方法　まとめ①