[Android] Jni中C++和Java的數據類型的對應關係

 

Jni中C++和Java的參數傳遞

如何使用JNI的一些基本方法和過程在網上多如牛毛，如果你對Jni不甚瞭解，不知道Jni是做什麼的，如何建立一個基本的jni程序，或許可以參考下面下面這些文章:
利用VC++6.0實現JNI的最簡單的例子 
JNI入門教程之HelloWorld篇
SUN JNI Tutorial

這 些資料的例子中，大多數只是輸入一些簡單的參數，獲取沒有參數。而在實際的使用過程中，往往需要對參數進行處理轉換。纔可以被C/C++程序識別。比如我 們在C++中有一個結構（Struct）DiskInfo ,需要傳遞一個類似於DiskInfo *pDiskInfo的參數，類似於在C++這樣參數如何傳遞到Java中呢？下面我們就來討論C++到Java中方法的一些常見參數的轉換:

定義Native Java類：

如果你習慣了使用JNI，你就不會覺得它難了。既然本地方法是由其他語言實現的，它們在Java中沒有函數體。但是，所有本地代碼必須用本地關鍵詞聲明，成爲Java類的成員。假設我們在C++中有這麼一個結構，它用來描述硬盤信息：

// 硬盤信息
struct   {
    char  name[256];
    int  serial;
}DiskInfo;

那麼我們需要在Java中定義一個類來與之匹配，聲明可以寫成這樣：

class  DiskInfo {
    // 名字
     public String name;

    // 序列號
     public int  serial;
}

在這個類中，申明一些Native的本地方法，來測試方法參數的傳遞，分別定義了一些函數，用來傳遞結構或者結構數組，具體定義如下面代碼：

/**//****************** 定義本地方法 ********************/
    // 輸入常用的數值類型(Boolean,Byte,Char,Short,Int,Float,Double)
     public native void displayParms(String showText, int  i, boolean bl);

    // 調用一個靜態方法
     public native int add( int  a,  int b);

    // 輸入一個數組
     public native void setArray(boolean[] blList);

    // 返回一個字符串數組
     public native String[] getStringArray();

    // 返回一個結構
     public native DiskInfo getStruct();

    // 返回一個結構數組
     public native DiskInfo[] getStructArray();

編譯生成C/C++頭文件

定義好了Java類之後，接下來就要寫本地代碼。本地方法符號提供一個滿足約定的頭文件，使用Java工具Javah可以很容易地創建它而不用手動去創建。你對Java的class文件使用javah命令，就會爲你生成一個對應的C/C++頭文件。
1、在控制檯下進入工作路徑，本工程路徑爲：E:\work\java\workspace\JavaJni。
2、運行javah 命令：javah -classpath E:\work\java\workspace\JavaJni com.sundy.jnidemo ChangeMethodFromJni
本文生成的C/C++頭文件名爲: com_sundy_jnidemo_ChangeMethodFromJni.h 

在C/C++中實現本地方法

生成C/C++頭文件之後，你就需要寫頭文件對應的本地方法。注意：所有的本地方法的第一個參數都是指向JNIEnv結構的。這個結構是用來調用JNI函數的。第二個參數jclass的意義，要看方法是不是靜態的（static）或者實例（Instance）的。前者，jclass代表一個類對象的引用，而後者是被調用的方法所屬對象的引用。

返回值和參數類型根據等價約定映射到本地C/C++類型，如表JNI類型映射所示。有些類型，在本地代碼中可直接使用，而其他類型只有通過JNI調用操作。

表A

Java 類型	本地類型	描述
boolean	jboolean	C/C++8位整型
byte	jbyte	C/C++帶符號的8位整型
char	jchar	C/C++無符號的16位整型
short	jshort	C/C++帶符號的16位整型
int	jint	C/C++帶符號的32位整型
long	jlong	C/C++帶符號的64位整型e
float	jfloat	C/C++32位浮點型
double	jdouble	C/C++64位浮點型
Object	jobject	任何Java對象，或者沒有對應java類型的對象
Class	jclass	Class對象
String	jstring	字符串對象
Object[]	jobjectArray	任何對象的數組
boolean[]	jbooleanArray	布爾型數組
byte[]	jbyteArray	比特型數組
char[]	jcharArray	字符型數組
short[]	jshortArray	短整型數組
int[]	jintArray	整型數組
long[]	jlongArray	長整型數組
float[]	jfloatArray	浮點型數組
double[]	jdoubleArray	雙浮點型數組

※     JNI類型映射

使用數組：

JNI通過JNIEnv提供的操作Java數組的功能。它提供了兩個函數：一個是操作java的簡單型數組的，另一個是操作對象類型數組的。

因爲速度的原因，簡單類型的數組作爲指向本地類型的指針暴露給本地代碼。因此，它們能作爲常規的數組存取。這個指針是指向實際的Java數組或者Java數組的拷貝的指針。另外，數組的佈置保證匹配本地類型。

爲了存取Java簡單類型的數組，你就要要使用GetXXXArrayElements函數（見表B），XXX代表了數組的類型。這個函數把Java數組看成參數，返回一個指向對應的本地類型的數組的指針。

表B

函數	Java 數組類型	本地類型
GetBooleanArrayElements	jbooleanArray	jboolean
GetByteArrayElements	jbyteArray	jbyte
GetCharArrayElements	jcharArray	jchar
GetShortArrayElements	jshortArray	jshort
GetIntArrayElements	jintArray	jint
GetLongArrayElements	jlongArray	jlong
GetFloatArrayElements	jfloatArray	jfloat
GetDoubleArrayElements	jdoubleArray	jdouble

JNI數組存取函數

當你對數組的存取完成後，要確保調用相應的ReleaseXXXArrayElements函數，參數是對應Java數組和GetXXXArrayElements返回的指針。如果必要的話，這個釋放函數會複製你做的任何變化（這樣它們就反射到java數組），然後釋放所有相關的資源。

爲了使用java對象的數組，你必須使用GetObjectArrayElement函數和SetObjectArrayElement函數，分別去get，set數組的元素。GetArrayLength函數會返回數組的長度。

使用對象

JNI 提供的另外一個功能是在本地代碼中使用Java對象。通過使用合適的JNI函數，你可以創建Java對象，get、set 靜態(static)和實例（instance）的域，調用靜態(static)和實例（instance）函數。JNI通過ID識別域和方法，一個域或 方法的ID是任何處理域和方法的函數的必須參數。

表C列出了用以得到靜態(static)和實例（instance）的域與方法的JNI函數。每個函數接受（作爲參數）域或方法的類，它們的名稱，符號和它們對應返回的jfieldID或jmethodID。

表C

函數	描述
GetFieldID	得到一個實例的域的ID
GetStaticFieldID	得到一個靜態的域的ID
GetMethodID	得到一個實例的方法的ID
GetStaticMethodID	得到一個靜態方法的ID

※域和方法的函數

如果你有了一個類的實例，它就可以通過方法GetObjectClass得到，或者如果你沒有這個類的實例，可以通過FindClass得到。符號是從域的類型或者方法的參數，返回值得到字符串，如表D所示。

表D

Java 類型	符號
boolean	Z
byte	B
char	C
short	S
int	I
long	L
float	F
double	D
void	V
objects對象	Lfully-qualified-class-name;L類名
Arrays數組	[array-type [數組類型
methods方法	(argument-types)return-type(參數類型)返回類型

※確定域和方法的符號

下面我們來看看，如果通過使用數組和對象，從C++中的獲取到Java中的DiskInfo 類對象，並返回一個DiskInfo數組:

//返回一個結構數組，返回一個硬盤信息的結構數組
JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_com_sundy_jnidemo_ChangeMethodFromJni_getStructArray
(JNIEnv *env, jobject _obj)
{
    //申明一個object數組 
    jobjectArray args = 0;
    
    //數組大小
    jsize        len = 5;

    //獲取object所屬類,一般爲ava/lang/Object就可以了
    jclass objClass = (env)->FindClass("java/lang/Object");

    //新建object數組
    args = (env)->NewObjectArray(len, objClass, 0);

    /**//* 下面爲獲取到Java中對應的實例類中的變量*/

    //獲取Java中的實例類
    jclass objectClass = (env)->FindClass("com/sundy/jnidemo/DiskInfo");
    
    //獲取類中每一個變量的定義
    //名字
    jfieldID str = (env)->GetFieldID(objectClass,"name","Ljava/lang/String;");
    //序列號
    jfieldID ival = (env)->GetFieldID(objectClass,"serial","I");

    //給每一個實例的變量付值，並且將實例作爲一個object，添加到objcet數組中
    for(int  i=0; i < len; i++ )
    {
        //給每一個實例的變量付值
        jstring jstr = WindowsTojstring(env,"我的磁盤名字是 D:");
        //(env)->SetObjectField(_obj,str,(env)->NewStringUTF("my name is D:"));
        (env)->SetObjectField(_obj,str,jstr);
        (env)->SetShortField(_obj,ival,10);

        //添加到objcet數組中
        (env)->SetObjectArrayElement(args, i, _obj);
    }
    //返回object數組
    return args;

 }

全部的C/C++方法實現代碼如下:

/**//*
*
* 一縷陽光(sundy)版權所有，保留所有權利。
*/
/**//**
* 
*  TODO Jni 中一個從Java到C/C++參數傳遞測試類
*
*  @author 劉正偉(sundy)
*  @see http://www.cnweblog.com/sundy
*  @see mailto:[email protected]
*  @version 1.0
*  @since 2005-4-30
* 
*  修改記錄：
*  
*  日期              修改人                 描述
*  ----------------------------------------------------------------------------------------------
*
*
*
*/
// JniManage.cpp : 定義 DLL 應用程序的入口點。
//
package com.sundy.jnidemo;
#include "stdafx.h"

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "jni.h"
#include "jni_md.h"

#include "./head/Base.h"
#include "head/wmi.h"
#include "head/com_sundy_jnidemo_ChangeMethodFromJni.h" //通過javah –jni javactransfer 生成
#include <stdio.h>
#include "stdlib.h"
#include "string.h"

#pragma comment (lib,"BaseInfo.lib")
#pragma comment (lib,"jvm.lib")
//硬盤信息
struct  {
    char name[256];
    int serial;
}DiskInfo;
/**//*BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, 
                       DWORD  ul_reason_for_call, 
                       LPVOID lpReserved
                     )
{
    LPTSTR  strName = new CHAR[256] ;
    (*GetHostName)(strName);
    printf("%s\n",strName);
    delete [] strName;

    return TRUE;
}*/
//將jstring類型轉換成windows類型
char* jstringToWindows( JNIEnv *env, jstring jstr );
//將windows類型轉換成jstring類型
jstring WindowsTojstring( JNIEnv* env, char* str );

//主函數
BOOL WINAPI DllMain(HANDLE hHandle, DWORD dwReason, LPVOID lpReserved)
{
    return TRUE;
}
//輸入常用的數值類型 Boolean,Byte,Char,Short,Int,Float,Double
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_sundy_jnidemo_ChangeMethodFromJni_displayParms
(JNIEnv *env, jobject obj, jstring s, jint i, jboolean b)
{
    const char* szStr = (env)->GetStringUTFChars(s, 0 );
    printf( "String = [%s]\n", szStr );
    printf( "int = %d\n", i );
    printf( "boolean = %s\n", (b==JNI_TRUE ? "true" : "false") );
    (env)->ReleaseStringUTFChars(s, szStr );
}

//調用一個靜態方法,只有一個簡單類型輸出
JNIEXPORT jint JNICALL Java_com_sundy_jnidemo_ChangeMethodFromJni_add
(JNIEnv *env, jobject, jint a, jint b)
{
    int rtn = (int)(a + b);
    return (jint)rtn;
}

/**/////輸入一個數組,這裏輸入的是一個Boolean類型的數組
JNIEXPORT void JNICALL Java_com_sundy_jnidemo_ChangeMethodFromJni_setArray
(JNIEnv *env, jobject, jbooleanArray ba)
{
    jboolean* pba = (env)->GetBooleanArrayElements(ba, 0 );
    jsize len = (env)->GetArrayLength(ba);
    int i=0;
    // change even array elements
    for( i=0; i < len; i+=2 )
    {
        pba[i] = JNI_FALSE;
        printf( "boolean = %s\n", (pba[i]==JNI_TRUE ? "true" : "false") );
    }
    (env)->ReleaseBooleanArrayElements(ba, pba, 0 );
}

/**/////返回一個字符串數組
JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_com_sundy_jnidemo_ChangeMethodFromJni_getStringArray
(JNIEnv *env, jobject)
{
    jstring      str;
    jobjectArray args = 0;
    jsize        len = 5;
    char*        sa[] = { "Hello,", "world!", "JNI", "is", "fun" };
    int          i=0;
    args = (env)->NewObjectArray(len,(env)->FindClass("java/lang/String"),0);
    for( i=0; i < len; i++ )
    {
        str = (env)->NewStringUTF(sa[i] );
        (env)->SetObjectArrayElement(args, i, str);
    }
    return args;
}

//返回一個結構,這裏返回一個硬盤信息的簡單結構類型
JNIEXPORT jobject JNICALL Java_com_sundy_jnidemo_ChangeMethodFromJni_getStruct
(JNIEnv *env, jobject obj)
{
    /**//* 下面爲獲取到Java中對應的實例類中的變量*/

    //獲取Java中的實例類
    jclass objectClass = (env)->FindClass("com/sundy/jnidemo/DiskInfo");

    //獲取類中每一個變量的定義
    //名字
    jfieldID str = (env)->GetFieldID(objectClass,"name","Ljava/lang/String;");
    //序列號
    jfieldID ival = (env)->GetFieldID(objectClass,"serial","I");


    //給每一個實例的變量付值
    (env)->SetObjectField(obj,str,(env)->NewStringUTF("my name is D:"));
    (env)->SetShortField(obj,ival,10);
    
    return obj;
}

//返回一個結構數組，返回一個硬盤信息的結構數組
JNIEXPORT jobjectArray JNICALL Java_com_sundy_jnidemo_ChangeMethodFromJni_getStructArray
(JNIEnv *env, jobject _obj)
{
    //申明一個object數組 
    jobjectArray args = 0;
    
    //數組大小
    jsize        len = 5;

    //獲取object所屬類,一般爲ava/lang/Object就可以了
    jclass objClass = (env)->FindClass("java/lang/Object");

    //新建object數組
    args = (env)->NewObjectArray(len, objClass, 0);

    /**//* 下面爲獲取到Java中對應的實例類中的變量*/

    //獲取Java中的實例類
    jclass objectClass = (env)->FindClass("com/sundy/jnidemo/DiskInfo");
    
    //獲取類中每一個變量的定義
    //名字
    jfieldID str = (env)->GetFieldID(objectClass,"name","Ljava/lang/String;");
    //序列號
    jfieldID ival = (env)->GetFieldID(objectClass,"serial","I");

    //給每一個實例的變量付值，並且將實例作爲一個object，添加到objcet數組中
    for(int  i=0; i < len; i++ )
    {
        //給每一個實例的變量付值
        jstring jstr = WindowsTojstring(env,"我的磁盤名字是 D:");
        //(env)->SetObjectField(_obj,str,(env)->NewStringUTF("my name is D:"));
        (env)->SetObjectField(_obj,str,jstr);
        (env)->SetShortField(_obj,ival,10);

        //添加到objcet數組中
        (env)->SetObjectArrayElement(args, i, _obj);
    }
    //返回object數組
    return args;

 }

//將jstring類型轉換成windows類型
char* jstringToWindows( JNIEnv  *env, jstring jstr )
{
    int length = (env)->GetStringLength(jstr );
    const jchar* jcstr = (env)->GetStringChars(jstr, 0 );
    char* rtn = (char*)malloc( length*2+1 );
    int size = 0;
    size = WideCharToMultiByte( CP_ACP, 0, (LPCWSTR)jcstr, length, rtn,(length*2+1), NULL, NULL );
    if( size <= 0 )
        return NULL;
    (env)->ReleaseStringChars(jstr, jcstr );
    rtn[size] = 0;
    return rtn;
}
//將windows類型轉換成jstring類型
jstring WindowsTojstring( JNIEnv* env, char* str )
{
    jstring rtn = 0;
    int slen = strlen(str);
    unsigned short * buffer = 0;
    if( slen == 0 )
        rtn = (env)->NewStringUTF(str ); 
    else
    {
        int length = MultiByteToWideChar( CP_ACP, 0, (LPCSTR)str, slen, NULL, 0 );
        buffer = (unsigned short *)malloc( length*2 + 1 );
        if( MultiByteToWideChar( CP_ACP, 0, (LPCSTR)str, slen, (LPWSTR)buffer, length ) >0 )
            rtn = (env)->NewString(  (jchar*)buffer, length );
    }
    if( buffer )
        free( buffer );
    return rtn;
}

Java 測試native代碼
這沒有什麼多說的，看代碼吧

//主測試程序
    public static void main(String[] args) {
        ChangeMethodFromJni changeJni = new ChangeMethodFromJni();

        //輸入常用的數值類型(string int boolean)
        System.out
                .println("------------------輸入常用的數值類型(string int boolean)-----------");
        changeJni.displayParms("Hello World!", 100, true);

        //調用一個靜態方法
        System.out.println("------------------調用一個靜態方法-----------");
        int ret = changeJni.add(12, 20);
        System.out.println("The result is: " + String.valueOf(ret));

        //輸入一個數組
        System.out.println("------------------輸入一個數組-----------");
        boolean[] blList = new boolean[] { true, false, true };
        changeJni.setArray(blList);

        //返回一個字符串數組
        System.out.println("------------------返回一個字符串數組-----------");
        String[] strList = changeJni.getStringArray();
        for (int i = 0; i < strList.length; i++) {
            System.out.print(strList[i]);
        }
        System.out.println();

        System.out.println("------------------返回一個結構-----------");

        //返回一個結構
        DiskInfo disk = changeJni.getStruct();
        System.out.println("name:" + disk.name);
        System.out.println("Serial:" + disk.serial);

        //返回一個結構數組

        System.out.println("------------------返回一個結構數組 -----------");
        DiskInfo[] diskList = changeJni.getStructArray();
        for (int i = 0; i < diskList.length; i++) {
            System.out.println("name:" + diskList[i].name);
            System.out.println("Serial:" + diskList[i].serial);
        }

    }

注:本程序在VS2003,eclipse (jse5.0) winxp sp2編譯通過