二十五、CSharp 与 WinRT 组件互操作

CLR #WinRT

C# 与 WinRT 组件互操作

在 Windows 平台开发中，WinRT（Windows Runtime）是一种现代组件模型，它统一了 C++、C#、VB.NET、JavaScript 等语言的互操作方式。而作为 .NET 开发者，我们需要知道如何 优雅地与 WinRT API 和组件交互。

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1. CLR 投影与 WinRT 类型系统规则

CLR Projection 就像一层“语言翻译”，让 WinRT API 在 C# 世界中表现得更自然。

• 投影规则：
  • WinRT 的 IVector<T> → .NET 的 IList<T>
  • WinRT 的 IMap<K,V> → .NET 的 IDictionary<K,V>
  • WinRT 的 IAsyncAction → .NET 的 Task
  • WinRT 的 IAsyncOperation<T> → .NET 的 Task<T>

👉 这样开发者几乎可以像用 .NET API 一样用 WinRT。

graph TD A[WinRT API] -->|Projection| B[CLR/.NET API] B --> C[".NET开发者调用 Task/IDictionary/IList"]

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2. WinRT 类型系统核心概念

• WinRT 类型系统是 基于 COM（组件对象模型） 的，但比传统 COM 友好得多。
• 它只支持一些基础类型（int, string, bool, Guid, DateTime 等），不直接暴露复杂的 CLR 特性（比如 Nullable<T>）。
• CLR 通过 类型适配 自动完成“对接”。

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3. 框架投影（Framework Projections）

框架投影就是 .NET Framework / .NET Core 在背后做的“翻译”。

例如：

• 当你调用 Windows.Storage.StorageFile.OpenAsync()，CLR 会自动把它投影成 Task<Stream>，这样用 await 即可。

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4. 调用异步 WinRT API

WinRT 的异步 API 基本都是基于 IAsyncAction 或 IAsyncOperation<T>，而在 C# 中我们直接用 async/await。

示例（Unity 下 UWP 插件交互）：

using System;
using System.Threading.Tasks;
using Windows.Storage;

public class WinRTInteropExample
{
    public async Task<string> ReadFileAsync(string fileName)
    {
        StorageFile file = await StorageFile.GetFileFromApplicationUriAsync(new Uri($"ms-appx:///{fileName}"));
        string text = await FileIO.ReadTextAsync(file);
        return text;
    }
}

在 Unity 的 UWP 导出项目中，你可以直接用 await 调 WinRT API，而不用关心底层 IAsyncOperation<T>。

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5. WinRT 流与 .NET 流互操作

• WinRT 流：IRandomAccessStream
• .NET 流：Stream

CLR 提供了适配器：

• WindowsRuntimeStreamExtensions.AsStream()
• WindowsRuntimeStreamExtensions.AsRandomAccessStream()

using Windows.Storage.Streams;
using System.IO;

IRandomAccessStream winrtStream = await file.OpenAsync(FileAccessMode.Read);
Stream dotNetStream = winrtStream.AsStream();

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6. CLR 与 WinRT 间传递数据块

WinRT 常见的场景是 IBuffer，而在 .NET 中我们用 byte[]。

转换方式：

• IBuffer.AsStream()
• WindowsRuntimeBufferExtensions.ToArray()

这样可以高效处理大块数据（比如视频帧、网络传输数据）。

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7. 在 C# 中定义 WinRT 组件

不仅可以调用 WinRT API，还可以在 C# 中 编写 WinRT 组件，供其他语言（比如 C++/JavaScript）调用。

定义规则：

• 只能使用 WinRT 支持的类型（不能直接用 Nullable<T>、Tuple、dynamic）。
• 类必须 public sealed。

示例：

public sealed class MathHelper
{
    public int Add(int a, int b) => a + b;
}

这样编译后就能在 C++ 或 JS 中被调用。

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总结

本章的核心一句话：
CLR Projection 是桥梁，帮我们在 C# 世界中“无痛”调用 WinRT API，而开发者几乎感知不到差异。

主要关注的几个实践点：

1. 理解 CLR Projection 规则（异步/集合/流）。
2. 学会 async/await 调 WinRT API。
3. 知道如何在 C# 中定义 WinRT 组件供外部调用。

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Unity 面试题（含解析）

Q1：Unity UWP 平台下，如何从 WinRT API 获取文件内容？

• 答案：使用 StorageFile + FileIO.ReadTextAsync，在 C# 中用 await 调用。

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Q2：WinRT 的 IAsyncOperation<T> 在 .NET 中映射成什么？

• 答案：投影为 Task<T>，支持 await。

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Q3：在 Unity 中如何把 IRandomAccessStream 转换为 .NET Stream？

• 答案：使用 WindowsRuntimeStreamExtensions.AsStream()。

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Q4：能否在 Unity（C#）中定义 WinRT 组件并让 C++ 调用？

• 答案：可以，类必须 public sealed，并且只使用 WinRT 支持的类型。

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Q5：WinRT 与 .NET 在集合类型上的典型投影规则有哪些？

• 答案：
  • IVector<T> → IList<T>
  • IMap<K,V> → IDictionary<K,V>
  • IAsyncAction → Task