聊一聊 C# NativeAOT 多平台下的函数导出

一：背景

1. 讲故事

昨晚训练营里有一位朋友提到一个问题，说 C# AOT程序能否编译为一个dll，供其他语言调用，其实这个是完全没有问题的，也确实我的的文章体系中没有涉及到这块，那今天就补充完整吧。
二：NativeAOT 函数导出

1. 简单的案例

在 C 中我相信很多人都知道用 dllexport 进行函数导出，如下所示：

1. extern "C"
2. {
3.         _declspec(dllexport) void ComplexCalculation();
4. }

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在 C# 中其实也差不多，用 UnmanagedCallersOnly 特性替代即可，接下来创建一个 C# 的类库，参考代码如下：

1. internal class ExportMethods
2. {
3.     [UnmanagedCallersOnly(EntryPoint = "ComplexCalculation")]
4.     public static int ComplexCalculation(int a, int b, IntPtr stringInput)
5.     {
6.         try
7.         {
8.             // 1. 处理字符串参数（从非托管代码传入的 char*）
9.             string? inputStr = Marshal.PtrToStringAnsi(stringInput);
11.             Console.WriteLine($"Input string: {a},{b}, {inputStr}");
13.             // 2. 复杂计算逻辑
14.             int result = a + b;
16.             if (inputStr?.ToLower() == "double")
17.             {
18.                 result *= 2;
19.             }
21.             return result;
22.         }
23.         catch (Exception ex)
24.         {
25.             Console.WriteLine(ex.Message);
26.             return -1;
27.         }
28.     }
29. }

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在 csproject 中追加最后二行，其中的 Shared 表示可以生成动态链接库，即 windows 上的 .dll 以及 linux 上的 .so 文件。

1. <Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
3.         <PropertyGroup>
4.                 <TargetFramework>net8.0</TargetFramework>
5.                 <ImplicitUsings>disable</ImplicitUsings>
6.                 <Nullable>enable</Nullable>
7.                 <Platforms>AnyCPU;x86</Platforms>
8.           
9.                 <PublishAot>true</PublishAot>
10.                 <NativeLib>Shared</NativeLib>
11.         </PropertyGroup>
13. </Project>

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配置好之后就可以用 dotnet publish 发布为 windows 的原生动态链接库，参考如下：

1. PS D:\skyfly\20.20250116\src\Example\Example_20_1_1> dotnet publish -r win-x64  -o D:\testdump
2. 还原完成(0.3)
3.   Example_20_1_1 已成功 (1.5) → D:\testdump\
5. 在 2.1 中生成 已成功
6. PS D:\skyfly\20.20250116\src\Example\Example_20_1_1>

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生成好 dll 之后可以用 PPEE 工具观察下 export 表，打开之后果然有了 ComplexCalculation 函数。

接下来大家可以把这个 dll 提供给 C 或者 C# 去调用，只要 PE头里有，怎么开心怎么玩。
这里新建一个 Example_20_1_6 的 C# 控制台程序，使用传统的 DllImport 导入外部方法，就像以前引入C的外部方法一样，参考代码如下：

1. internal class Program
2. {
3.     [DllImport("Example_20_1_1", CallingConvention = CallingConvention.StdCall)]
4.     extern static int ComplexCalculation(int a, int b, IntPtr stringInput);
6.     static void Main(string[] args)
7.     {
8.         Console.WriteLine("准备调用原生方法...");
10.         // 1. 将托管字符串转换为非托管指针
11.         IntPtr stringPtr = Marshal.StringToHGlobalAnsi("double");
13.         try
14.         {
15.             // 2. 调用原生方法
16.             int result = ComplexCalculation(10, 20, stringPtr);
18.             Console.WriteLine($"调用完成，结果: {result}");
19.         }
20.         finally
21.         {
22.             // 3. 释放非托管内存
23.             Marshal.FreeHGlobal(stringPtr);
24.         }
25.     }
26. }

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将 Example_20_1_1.dll 拷贝到当前的bin目录下，运行程序之后，一切ok，截图如下：

2. linux 上的投放

刚才只是在 windows 平台上的演示，接下来试部署到 ubuntu 上，正常情况下你可能不会那么一帆风顺，不是缺少这个库就是那个库，比如下面的报错。

1. root@ubuntu2404:/data2/Example_20_1_1#  dotnet publish -r linux-x64 -o ./dll
2. MSBuild version 17.8.22+bfbb05667 for .NET
3.   Determining projects to restore...
4.   Restored /data2/Example_20_1_1/Example_20_1_1.csproj (in 27.42 sec).
5.   Example_20_1_1 -> /data2/Example_20_1_1/bin/Release/net8.0/linux-x64/Example_20_1_1.dll
6.   Generating native code
7.   /usr/bin/ld.bfd: cannot find -lz: No such file or directory

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上面就是典型的缺少 zlib 包，安装一下即可，所以大家也是根据报错一个一个解决，最终肯定会走出迷雾。

1. root@ubuntu2404:/data2/Example_20_1_1# sudo apt update && sudo apt install zlib1g-dev
3. root@ubuntu2404:/data2/Example_20_1_1# dotnet publish -r linux-x64 -o ../
4. MSBuild version 17.8.22+bfbb05667 for .NET
5.   Determining projects to restore...
6.   All projects are up-to-date for restore.
7.   Example_20_1_1 -> /data2/Example_20_1_1/bin/Release/net8.0/linux-x64/Example_20_1_1.dll
8.   Example_20_1_1 -> /data2/
10. root@ubuntu2404:/data2/Example_20_1_1# ls -lh ../
11. total 4.0M
12. drwxr-xr-x 5 root root 4.0K May 28 10:20 Example_20_1_1
13. -rw-r--r-- 1 root root 1.5M May 28 10:26 Example_20_1_1.so
14. -rwxr-xr-x 1 root root 2.5M May 28 10:26 Example_20_1_1.so.dbg
15. -rw-r--r-- 1 root root    0 May 28 10:18 app.c

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有了这个 so 文件后，接下来我们新建一个 c文件，参考代码如下：

1. #include <stdio.h>
2. #include <dlfcn.h> // 动态加载库
4. int main()
5. {
6.     void *handle = dlopen("./Example_20_1_1.so", RTLD_LAZY);
7.    
8.     if (!handle)
9.     {
10.         fprintf(stderr, "Error: %s\n", dlerror());
11.         return 1;
12.     }
14.     // 获取函数指针
15.     int (*ComplexCalculation)(int, int, const char *) =
16.         (int (*)(int, int, const char *))dlsym(handle, "ComplexCalculation");
18.     if (!ComplexCalculation)
19.     {
20.         fprintf(stderr, "Error: %s\n", dlerror());
21.         dlclose(handle);
22.         return 1;
23.     }
25.     // 调用函数
26.     int result = ComplexCalculation(10, 20, "double");
27.     printf("Result: %d\n", result);
29.     dlclose(handle); // 关闭句柄
30.     return 0;
31. }

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使用 vscode 远程调试，哈哈，得到了我们想要的结果，截图如下：

三：总结

这篇我们演示了 windows 上的 C# 调用 C# AOT 及 linux 上的 C 调用 C# AOT，是不是挺有意思，也算是给训练营学员提供的一份资料参考。

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