GOCW的重点和难点就在于Csharp调用OpenCV，其中的桥梁就是CLR，当然我们也有其他方法，但是CLR是一个比较新的、比较可靠的、关键是能用的桥梁。这里关于CLR的基本原理知识、如何用于GOCW项目的相关内容加以整理思考，以图深入：
一、什么是CLR;
1、什么是CLR
CLR（Common Language Runtime）是“公共语言运行时”的缩写，简单来说它是和Java虚拟机一样的一个运行时环境。它负责资源管理（内存分配和垃圾收集），并保证应用和底层操作系统之间必要的分离。
通用语言运行时是.NET 框架应用程序的执行引挚。它提供了许多服务，其中包括：代码管理(装入和执行)、类型安全性验证、元数据(高级类型信息)访问、为管理对象管理内存、管理代码，COM对象和预生成的DLLs(非管理代码和数据)的交互操作性、对开发人员服务的支持等等。
我们GOCW项目中为了能够使用Csharp调用OpenCV，采用了托管C++;
2、什么是托管C++？
托管是.NET的一个专门概念，它是融于通用语言运行时(CLR)中的一种新的编程理念，使用托管C++意味着，我们的代码可以被CLR所管理，并能开发出具有最新特性如垃圾自动收集、程序间相互访问等的.NET框架应用程序。
由托管概念所引发的C++应用程序包括托管代码、托管数据和托管类三个组成部分。
(1) 托管代码：. Net环境提供了许多核心的运行(RUNTIME)服务，比如异常处理和安全策略。为了能使用这些服务，必须要给运行环境提供一些信息代码(元数据)，这种代码就是托管代码。所有的C#、VB.NET、JScript.NET默认时都是托管的，但Visual C++默认时不是托管的，必须在编译器中使用命令行选项(/CLR)才能产生托管代码。
(2) 托管数据：与托管代码密切相关的是托管数据。托管数据是由公共语言运行的垃圾回收器进行分配和释放的数据。默认情况下，C#、Visual Basic 和 JScript.NET 数据是托管数据。不过，通过使用特殊的关键字，C# 数据可以被标记为非托管数据。Visual C++数据在默认情况下是非托管数据，即使在使用 /CLR 开关时也不是托管的。
(3) 托管类： 尽管Visual C++数据在默认情况下是非托管数据，但是在使用C++的托管扩展时，可以使用"__gc"关键字将类标记为托管类。就像该名称所显示的那样，它表示类实例的内存由垃圾回收器管理。另外，一个托管类也完全可以成为 .NET 框架的成员，由此可以带来的好处是，它可以与其他语言编写的类正确地进行相互操作，如托管的C++类可以从Visual Basic类继承等。但同时也有一些限制，如托管类只能从一个基类继承等。需要说明的是，在托管C++应用程序中既可使用托管类也可以使用非托管类。这里的非托管类不是指标准C++类，而是使用托管C++语言中的__nogc关键字的类。
3、托管C++与标准C++的主要区别
尽管托管C++是从标准C++建立而来的，但它与标准C++有着本质上的区别，这主要体现在以下几个方面：
(1) 广泛采用"名称空间"(namespace)
名称空间是类型的一种逻辑命名方案，.NET使用该命名方案用于将类型按相关功能的逻辑类别进行分组，利用名称空间可以使开发人员更容易在代码中浏览和引用类型。当然，我们也可将名称空间理解成是一个"类库名"。
(2) 基本数据类型的变化
我们知道，标准C++语言的数据类型是非常丰富的。而托管C++的数据类型更加丰富，不仅包含了标准C++中的数据类型，而且新增了__int64 (64位整型)、Decimal(96位十进制数)、String*(字符串类型)和Object*(对象类型)等类型，表1-1列出它们各自数据类型。
(3) 新增三个托管C++类型：__gc class、__value class和__gc interface
一个__gc类或结构意味着该类或结构的生命周期是由.NET开发平台自动管理及垃圾自动收集，用户不必自已去调用delete来删除。定义一个__gc类或结构和标准C++基本相似，所不同的是在class或struct前加上__gc。
二、CLR为什么能用于Csharp和C++互相调用；
基本的思路是将C++代码封装成为托管代码，而CSharp代码本来就可以翻译成CLR语句。在这种情况下，C++实现的效果，能够直接被CSharp调用，从而达到联合的目的。
其中的难点，其实并不是引用，而是参数的传递：如何将“图像”这种本质上较为巨大的数据在两种系统里面传递，所以必然就需要有内存的操作；此外CLR语言的编码方法和普通CSharp差距较大，也是需要注意。
一般来说：
有C#及C++背景的人使用C++/CLI的必备知识:
1、C++/CLI里的new等于C++里的new, gcnew等于C#里的new
2、原生指针用*表示,托管引用使用^表示
如: Stream^ stream = gcnew Stream();
3、array<unsigned char>^ 等于 System.Byte[]
4、pin_ptr关键字能把托管引用转换为原生指针:
如: pin_ptr<BYTE> pBytes = & byteArray[0];
然后pBytes就可以当作原生的BYTE* 使用了.
等代码执行完pBytes的有效范围,byteArray就会恢复可被GC处理的状态
三、通过CLR传递Mat和Bitmap：
这里应该算是核心代码的解析，完整代码可以自己看，主要讲接口
Csharp(BitMap)->Mat->Csharp(BitMap) ,几乎全部的内容都在CLR形式的C++代码中，其它地方只是实现接口。
将输入cli::array<unsigned char>转换为cv::Mat//
pin_ptr
<System
:
:Byte
> p1
=
&pCBuf1[
0];
unsigned
char
* pby1
= p1;
cv
:
:Mat img_data1(pCBuf1
-
>Length,
1,CV_8U,pby1);
cv
:
:Mat img_object
= cv
:
:imdecode(img_data1,IMREAD_UNCHANGED);
if (
!img_object.data)
return nullptr;
这里注意，内存操作其实是在imdecode中实现的，我们相信OpenCV已经做了比较好封装。
System
:
:Drawing
:
:Bitmap
^ MatToBitmap(
const cv
:
:Mat
& img)
{
if (img.type()
!= CV_8UC3)
{
throw gcnew NotSupportedException(
"Only images of type CV_8UC3 are supported for conversion to Bitmap");
}
//create the bitmap and get the pointer to the data
PixelFormat fmt(PixelFormat
:
:Format24bppRgb);
Bitmap
^bmpimg
= gcnew Bitmap(img.cols, img.rows, fmt);
BitmapData
^data
= bmpimg
-
>LockBits(System
:
:Drawing
:
:Rectangle(
0,
0, img.cols, img.rows), ImageLockMode
:
:WriteOnly, fmt);
Byte
*dstData
=
reinterpret_cast
<Byte
*
>(data
-
>Scan0.ToPointer());
unsigned
char
*srcData
= img.data;
for (
int row
=
0; row
< data
-
>Height;
++row)
{
memcpy(
reinterpret_cast
<
void
*
>(
&dstData[row
*data
-
>Stride]),
reinterpret_cast
<
void
*
>(
&srcData[row
*img.step]), img.cols
*img.channels());
}
bmpimg
-
>UnlockBits(data);
return bmpimg;
}
bmp是有LocKBits操作的，就是在这里将Bitmap处理的结果固定在内存中的。
Bitmap类使用LockBits和UnLockBits方法来将位图的数据矩阵保存在内存中、直接对它进行操作，最后用修改后的数据代替位图中的原始数据。 LockBits返回以各BitmapData的类用已描述数据在已锁定的矩阵中的位置和分布。
BitmapData类包括以下几个重要的属性：
- Scan0：数据矩阵在内存中的地址。
- Stride：数据矩阵中的行宽，以byte为单位。可能会扩展几个Byte，后面会介绍。
- PixelFormat：像素格式，这对矩阵中字节的定位很重要。
- Width：位图的宽度。
- Height：位图的高度。
具体关系见下图：
如上图所示,stride属性表示位图数据矩阵的行宽，以byte为单位。出于效率考虑，矩阵的行宽并非刚好是每行像素数的整数倍，系统往往会将其封装成4的整数倍。举例来说，对于一幅24位深17像素宽的图像，其stride属性为52；每行的数据量为17*3=51，系统将其自动封装一个字节，所以它的stride为52byte（或13*4byte）。对于一幅17像素宽的4位索引图，其stride为12，其中9byte（准确地说是8.5个byte）用来记录数据信息，每行再自动添加3（3.5）个byte保证其为4的整数倍。
具体数据的分布因其pixelformat而异。24位深的图像每隔3个byte包含一组RGB信息；32位深的图像每隔4个byte包含一组RGBA信息。那些每个字节包含多个像素的pixelformat，比如4位索引图像或1位索引图像，必须经过仔细处理，从而保证同一字节中的相邻byte不会混淆。
指针的准确定位
- 32位RGB：假设X、Y为位图中像素的坐标，则其在内存中的地址为scan0+Y*stride+X*4。此时指针指向蓝色，其后分别是绿色、红色，alpha分量。
- 24位RGB：scan0+Y*stride+X*3。此时指针指向蓝色，其后分别是绿色和红色。
- 8位索引：scan0+Y*stride+X。当前指针指向图像的调色盘。
- 4位索引：scan0+Y*stride+（X/2）。当前指针所指的字节包括两个像素，通过高位和低位索引16色调色盘，其中高位表示左边的像素，低位表示右边的像素。
- 1位索引：scan0+Y*stride+X/8。当前指针所指的字节中的每一位都表示一个像素的索引颜色，调色盘为两色，最左边的像素为8，最右边的像素为0 。(TODO EMGUCV ISSUE)
四、CLR传递int和string
这样的图像处理程序，肯定不是只传递图像就够了的：在处理图像的过程中，可能遇到错误和异常，最好是以errorCode也就是一个int的样式反馈回来；处理的结果可能是一段比较长的数据，这个最好是string类型反馈回来。经过一些实验，目前得到以下的解决方案。
a、传递int:
由于int是一个系统默认结构，也就是无论c++还是csharp还是clr中，都有这样的基本的结构，所以基本上不需要转化，一方面，我们可以直接将int作为参数传递进入函数，也可以作为返回值进行反馈。但是一般来说，我们肯定希望是能够传递参数地址，这样可以得到”修改参数“目的：
这样操作,clr中这样定义
//2.引用传递int
int GOClrClass
:
:allTest(
int a,
int b,
int
* c);
并实现
int GOClrClass
:
:allTest(
int a,
int b,
int
* c)
{
*c
=a
+b;
return
*c;
}
那么在Csharp调用过程中，最重要的一步，就是需要给这个int c一个固定的内存地址，所以需要这样操作
unsafe
{
int
* value
= stackalloc
int[
1];
value[
0]
=
0;
int iret
= client.allTest(
2,
3, value);
}
需要注意， 由于有个int*类型参数，在C#里指针属于不安全代码，因此使用unsafe关键字将涉及到指针的代码包括起来，在工程属性里设置允许使用不安全代码。定义int指针需要使用stackalloc关键字，创建一个int数组，对数组赋值后，将指针传递给类函数。
其实，这里就是直接强制地将int的地址传递过去，因为它简单嘛。
b、传递string :
string类型复杂许多，因为它不仅仅是char[]的集合，肯定还包括许多其它的东西。复杂度关系，这里我没有实现”引用传值“，但是能够得到一种解决方法。
基本上来说，c#中的std::string 和clr中的system::String^之间存在直接转换关系，估计在clr翻译的过程中就是直接翻译的，所以可以这样来做：
clr处程序编写
System
:
:String
^ GOClrClass
:
:allTestStr(System
:
:String
^ inputStr)
{
System
:
:String
^ retstr
=
"fsdfsdf";
return retstr;
}
c#处程序编写
string s = client . allTestStr ( "abcdefg" );
能够直接将string传递到clr中（比如直接传递图片地址），并且返回string结果。应该还是有一定作用的。
感谢阅读至此，希望有所帮助。