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![C++ 인터페이스 생성 예제 (Embedded)
// 자동 생성된 C#용 인터페이스 코드
class Foo
{
// C++의 메소드들 등록
[MethodImplAttribute(MethodImplOptions.InternalCall)]
extern int NativeCall_DoSomething( IntPtr nativeObject, int arg1, string arg2 );
// 사용자를 위한 편리한 인터페이스
int variable {
get { return NativeGetInt( nativeObject, 4 ); }
set { NativeSetInt( nativeObject, 4 ); }
}
int DoSomething( int arg1, string arg2 )
{ return NativeCall_DoSomething( nativeObject, arg1, arg2 ); }
}](https://image.slidesharecdn.com/kgc2014-141106221852-conversion-gate01/85/KGC2014-C-C-28-320.jpg)
![C# 인터페이스 생성 예제 (Delegate)
// 자동 생성된 C# 인터페이스 코드
partial class Foo
{
void ExposeToNative() {
RegisterMonoMethod( 0, () => { return variable; } ); // Get_variable
RegisterMonoMethod( 1, (int value) => { variable = value; } ); // Set_variable
RegisterMonoMethod( 2, DoSomething ); // DoSomething
}
}
// 자동 생성된 C++ 인터페이스 코드
class Foo
{
int Get_variable() { monoMethods[0](); }
void Set_variable( int value ) { return monoMethods[1]( value ); }
int DoSomething( int arg1, std::string arg2 )
{ return monoMethods[2]( arg1, arg2 ); }
};
delegate를 native 함수 포인터로 전달
RegisterMonoMethod에 의해 등록된 함수 포인터](https://image.slidesharecdn.com/kgc2014-141106221852-conversion-gate01/85/KGC2014-C-C-30-320.jpg)
![C# 인터페이스 생성 예제 (Embedded)
// C# 소스코드
[Export]
class Foo
{
// 자동 생성된 C++용 인터페이스 코드
class Foo
{
int variable;
int DoSomething( int arg1, string arg2 ) { … }
}
int Get_variable() {
void* ret = mono_runtime_invoke( monoClass, monoObject, “get_variable” );
return *(int*)ret;
}
void Set_variable( int value ) {
mono_runtime_invoke( monoClass, monoObject, “set_variable”, [&value] );
}
int DoSomething( int arg1, std::string arg2 ) {
void* ret = mono_runtime_invoke( monoClass, monoObject, “DoSomething”,
[&arg1, mono_string_new_wrapper(arg2)] );
return *(int*)ret;
}
};](https://image.slidesharecdn.com/kgc2014-141106221852-conversion-gate01/85/KGC2014-C-C-31-320.jpg)
Uploaded bySungkyun Kim
[KGC2014] 두 마리 토끼를 잡기 위한 C++ - C# 혼합 멀티플랫폼 게임 아키텍처 설계
이미 많은 개발자들이 C#의 장점을 누리고 있으나, 본 PT에서는 높은 성능과 생산성을 동시에 달성하기 위해 C/C++로 개발된 native 게임 코드에 스크립트 언어로서 C#을 통합 할 수 있는 방법을 제시한다. 이를 위해 오픈소스 .Net 프레임웍인 Mono의 사용방법과 모바일 플랫폼에서의 특이사항들을 자세히 설명한다. 또한, C/C++언어에 C#을 비롯한 다양한 스크립트 언어를 효율적으로 혼합하여 게임을 구현할 수 있는 아키텍처를 제시한다. clang과 reflection을 이용하여 서로 다른 언어 간 인터페이스 노출을 자동화하고, 게임 내 오브젝트의 생명주기를 자동으로 관리할 수 있는 기법에 대해 설명한다.
![[Ndc11 박민근] deferred shading](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/ndc11deferredshading-110602220043-phpapp01-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
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![C# 개요 및 소개 [ 유니티 및 C# 스터디 / 2024-04-19 ]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/c-240419091627-3e492233-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
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![[170403 2주차]C언어 A반](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/170403-2ca-170403032249-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
[KGC2014] 두 마리 토끼를 잡기 위한 C++ - C# 혼합 멀티플랫폼 게임 아키텍처 설계
- 1. 두 마리 토끼를잡기 위한 C++ - C# 혼합 멀티플랫폼 게임 아키텍처 설계 ㈜이노스파크 Technical Director 김성균
- 2. 목차 1. 개요 2. C# (.NET) 실행환경 3. 언어 간 인터페이스 결합 자동화 4. 언어 간 개체 결합 5. 결론 6. 부록
- 5. 동기 빠른성능 구현의 자유성 높은 이식성 − 코딩의 실수는 치명적 − 낮은 생산성 높은 생산성 (문법, OOP …) 적절한 성능 C++와 유사한 문법 − 저수준 제어 어려움 − 다른 환경과 연동 어려움
- 7. 목표 언어간 코드연동을 위한 작업량 최소화 코드를 다른 언어로 손쉽게 변환 • 성능이 중요한 기능 • 저수준 제어 • 외부 라이브러리 연동 • 빠른 구현과 잦은 변경이 필 요한 상위 수준의 기능들 • 성능이 중요하지 않은 코드
- 9.
- 10. 구성 요소 C#런타임 언어 간 인터페이 스 자동화 언어 간 개체 결합
- 11.
- 12. Mono™ = Microsoft.NET의 포팅 ≈ 오픈소스, 공짜 아님
- 13. 각 플랫폼용 Mono빌드 소스코드 mono Runtime (.a .so .lib .dll) make make configure Compiler
- 14. App Embedded Mono Native Runtime .NET Assembly 로드 & JIT 컴파일 컴 파 일 JIT / AOT Binary Mono Runtime 실행 .NET Compiler Objective-C Runtime Java VM
- 15. 임베딩을 위한 C#코드 처리 .NET Compiler monolinker mono Reduced Assembly .NET Assembly Stripped Assembly mov … push … call … Assembly Code .NET Libraries AOT 컴파일
- 16. Embedded Mono 유의사항 Ahead-of-Time 컴파일 – Just-in-Time 실행을 지원하지 않는 OS를 위함 – 실행될 CPU/OS 마다 별도의 Mono 컴파일러와 런타임 필요 – 실행파일 크기 문제 – 리소스 업데이트로 C# 코드 업데이트 불가능 디버깅 – Custom Command Soft Debugger 사용 필요 – 디버깅 대상이 client, MonoDevelop이 server로 작동 – 쓰레드에서 Mono 코드를 실행하지 않으면 중단점 작동 안됨 sgen GC 사용시 MonoObject* 대신 gc_handle 에 의존 mono_trace_set_level_string 사용 추천
- 17. 언어 간 인터페이스결합 자동화
- 18. 목표: 언어간 혼용의자유도 class Character { void SetPosition( float ); float position; }; class Character { void Touched() … void UpdateUI() … int health; }
- 19. 목표: 언어간 혼용의자유도 void Character::Touched() { SetPosition( position + 1 ); } class Character { void SetPosition( float ); float position; };
- 20. 목표: 언어간 혼용의자유도 void Character::SetPosition( float position ) { … health = … UpdateUI(); } class Character { void Touched() … void UpdateUI() … int health; }
- 21. 목표: 언어간 혼용의자유도 • 구현의 특성에 가장 적합한 언어에서 코딩 • C# 모듈을 C++ 처럼, C++ 모듈을 C# 처럼 사용 • 인터페이스용 코드 필요 – 각 타입에 대한 메타정보 등록 코드 – 호출 언어를 위해 정의된 선언(declaration) 코드 • 언어 간 인터페이스를 자동화 한다면?!
- 22. 언어간 인터페이스 자동생성 C++ 소 스코드 (.h) C# 소스 코드 C++ 인 터페이스 C# 코드 C# 인터 페이스 C++ 코 드 2 3 4 1 CppSharp CXXI …
- 23. C#을 위한 C++인터페이스 자동생성 CppSharp CXXI + Clang 1. C++ 헤더파일들을 파싱(!)하여 인터페이스들 분석 2. (C++ 인터페이스를 Mono에 노출하는 C++ 코드)와 이를 호출할 수 있는 C# 코드 생성 3. C# 코드에서 인터페이스 코드를 호출 4. C# 코드 컴파일시 인터페이스 코드를 함께 컴파일
- 24. C++ 파싱 -Clang LLVM 컴파일러의 C/C++ 파서 상용 제품 수준 Visual C++ 구문들도 인식 불완전한 구문에 의해 파싱이 실패하지 않음 libclang을 이용하여 스크립트 언어에서도 사용 가능, Python 모듈 기본 제공 – AST 생성 − libclang은 clang의 극히 일부의 기능만을 노출하므 로 커스터마이제이션 필요
- 25. C++ 인터페이스 생성예제 (CppSharp) // C++ 소스코드 class Foo { int variable; int DoSomething ( int arg1, std::string arg2 ); }; // 자동 생성된 C#용 인터페이스 코드 class Foo { // C++의 메모리 레이아웃 선언 struct Internal { … } // 사용자를 위한 편리한 인터페이스 int variable { get { return _Instance.ToPointer()->variable; } set { _Instance.ToPointer()->variable = value; } } int DoSomething( int arg1, string arg2 ) { return Internal.DoSomething( _Instance, arg1, arg2 ); } }
- 26. C++ 인터페이스 생성예제 (Embedded) // C++ 소스코드 #define EXPORT __attribute__((annotate(“ExportToMono”))) class EXPORT Foo { int variable; int DoSomething ( int arg1, std::string arg2 ); }; + Clang // 자동 생성된 클래스 등록 코드 RegisterNativeClass<Foo>(); RegisterNativeClassVariable<Foo,int>( “variable”, offsetof(Foo, variable) ); RegisterNativeClassMethod<Foo,int,int,std::string>( “DoSomething”, &Foo::DoSomething );
- 27. C++ 인터페이스 생성예제 (Embedded) // 자동 생성된 클래스 등록 코드에 의한 실제 내부 작동 RegisterNativeClass<Foo>(); // Foo 타입에 대한 RTTI등 각종 기본 정보들 등록 RegisterNativeClassVariable<Foo,int>( “variable”, offsetof(Foo, variable) ); // C#에서 호출할 accessor 메소드 등록 int NativeGetInt( void* nativeObject, int offset ); mono_add_internal_call( “NativeGetInt”, &NativeGetInt ); void NativeSetInt( void* nativeObject, int offset, int value ); mono_add_internal_call( “NativeSetInt”, &NativeSetInt ); RegisterNativeClassMethod<Foo,int,int,std::string>( “DoSomething”, &Foo::DoSomething ); // C#에서 호출할 메소드 등록 static int Foo_DoSomething( Foo* nativeObject, int arg1, std::string arg2 ) { nativeObject->DoSomething( arg1, arg2 ); } mono_add_internal_call( “Foo.NativeCall_DoSomething”, &Foo_DoSomething );
- 28. C++ 인터페이스 생성예제 (Embedded) // 자동 생성된 C#용 인터페이스 코드 class Foo { // C++의 메소드들 등록 [MethodImplAttribute(MethodImplOptions.InternalCall)] extern int NativeCall_DoSomething( IntPtr nativeObject, int arg1, string arg2 ); // 사용자를 위한 편리한 인터페이스 int variable { get { return NativeGetInt( nativeObject, 4 ); } set { NativeSetInt( nativeObject, 4 ); } } int DoSomething( int arg1, string arg2 ) { return NativeCall_DoSomething( nativeObject, arg1, arg2 ); } }
- 29. C++를 위한 C#인터페이스 자동생성 1. .NET reflection을 사용하여 DLL 안의 인터페이스 들 추적 2. DLL 인터페이스를 호출할 수 있는 C++ 코드 생성 3. C++ 게임코드에서 인터페이스 코드를 통해 DLL의 코드를 C++ 처럼 호출 4. C++ 게임코드 컴파일시 인터페이스 코드를 함께 컴파일
- 30. C# 인터페이스 생성예제 (Delegate) // 자동 생성된 C# 인터페이스 코드 partial class Foo { void ExposeToNative() { RegisterMonoMethod( 0, () => { return variable; } ); // Get_variable RegisterMonoMethod( 1, (int value) => { variable = value; } ); // Set_variable RegisterMonoMethod( 2, DoSomething ); // DoSomething } } // 자동 생성된 C++ 인터페이스 코드 class Foo { int Get_variable() { monoMethods[0](); } void Set_variable( int value ) { return monoMethods[1]( value ); } int DoSomething( int arg1, std::string arg2 ) { return monoMethods[2]( arg1, arg2 ); } }; delegate를 native 함수 포인터로 전달 RegisterMonoMethod에 의해 등록된 함수 포인터
- 31. C# 인터페이스 생성예제 (Embedded) // C# 소스코드 [Export] class Foo { // 자동 생성된 C++용 인터페이스 코드 class Foo { int variable; int DoSomething( int arg1, string arg2 ) { … } } int Get_variable() { void* ret = mono_runtime_invoke( monoClass, monoObject, “get_variable” ); return *(int*)ret; } void Set_variable( int value ) { mono_runtime_invoke( monoClass, monoObject, “set_variable”, [&value] ); } int DoSomething( int arg1, std::string arg2 ) { void* ret = mono_runtime_invoke( monoClass, monoObject, “DoSomething”, [&arg1, mono_string_new_wrapper(arg2)] ); return *(int*)ret; } };
- 32. 언어 간 개체결합
- 33. 언어 간 결합의깊이 모듈 간 결합 다른 객체 간 결합 객체 수준 결합 C++ Class C++ variables C++ methods C# Class C# variables C# methods Hybrid Class C++ variables C# variables C++ methods C# methods 오브젝트 참조 클래스 형 변환 C++ 기능 모듈 표준 호출 단순 타입 C# 기능 모듈 개체 생명주기 관리
- 34. 객체 수준 결합 단일 메모리의 구역 분할 • C# 클래스 선언에서 C++ 클래스의 영역 미리 선언 필요 • 개체의 수명은 C#에 의해서만 관 리되어야 함 • C++ new/delete 사용 불가
- 35. 객체 수준 결합 개체 분할, 논리적 결합 • 독립적인 C++개체와 C#개체 • 필요할 때에만 상대개체 생성 가 능 • 자동생성된 소스코드 빌드에 유리 (partial class) • 개체 수명관리가 핵심
- 36. Garbage Collection vsnew/delete C++ 개체가 소유자 mono_gchandle_new mono_gchandle_free C# 개체가 소유자 상호 참조 new / delete gchandle refcount
- 37. 상대 개체 동적생성예제 // 자동생성된 C++용 인터페이스 코드 class FooProxy { FooProxy( Foo* nativeObject ) { // C#측의 Foo 개체가 없으면 생성 } int DoInCS( int arg ) { // C#측의 Foo.DoInCS 호출 } }; // C# 소스코드 class Foo : public NativeBound { int DoInCS( int arg ) { … } } // C++ 소스코드 class Foo : public MonoBound { int DoInCPP( int arg ) { return FooProxy(this).DoInCS(arg); } }; 성능 주의
- 38. 삭제 - GarbageCollector 연동 살아있는 쌍 GC 활성화 Native 삭제 GC handle 3 1 Mono GC에 의 해 제거 가능 Mono GC에 의 해 제거 방지 Mono GC Native GC 0 Mono GC에 의해 제거됨 삭제됨 참조 카운트 GC handle 삭제
- 39. 최종 형태 DataEngine 부분 최적화 과거의 게임코드
- 40. 결론 Roslyn .NETNative, IL2CPP CppSharp, Script# 거의 모든 플랫폼에서 .NET과 C# 사용 가능 언어간 혼합의 자동화 → 더욱 높은 생산성과 이식성 .NET과 C#은 여전히 진화중
- 41.
- 42.
- 43. 참고자료 .NET –Reflection: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/f7ykdhsy(v=vs.110).aspx – Garbage Collection: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/0xy59wtx(v=vs.110).aspx Mono – http://www.mono-project.com – Compiling Mono: http://www.mono-project.com/docs/compiling-mono/compiling-from-git/ – Embedding Mono: http://www.mono-project.com/docs/advanced/embedding/ – InterOp with Native: http://www.mono-project.com/docs/advanced/pinvoke/ – CppSharp: https://github.com/mono/CppSharp – CXXI: http://tirania.org/blog/archive/2011/Dec-19.html – Mono for Unreal Engine: http://mono-ue.github.io/ Clang – http://clang.llvm.org – Python with Clang: http://eli.thegreenplace.net/2011/07/03/parsing-c-in-python-with-clang
- 44. iOS 시뮬레이터용 Mono런타임 configure • --build=i386-apple-darwin13.0.0 • CC, CXX=<Xcode configure path>/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.p latform/Developer/usr/bin 안의 gcc와 g++ • CFLAGS, CXXFLAGS – -arch i386 –miphoneos-version-min=<최소지원버전> – -isysroot=<Xcode path>/Contents/Developer/Platforms/iPhoneSimulator.platform/Deve loper/SDKs/iPhoneSimulator<버전>.sdk • LD, AS, AR, LIBTOOL, STRIP, RANLIB=<iPhoneSimulator SDK>/usr/bin 안에 있는 툴들 사용
- 45. iOS 기기용 Mono런타임 configure • --host=arm-apple-darwin10 • --target=arm-apple-darwin10 • CC, CXX=<Xcode Mono 3.2의 경우 XCode 4.x를 configure 사용해야 함 path>/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolc hain/usr/bin 안의 clang과 clang++ • CFLAGS, CXXFLAGS – -arch armv7 – -isysroot=<Xcode path>/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Developer/SD Ks/iPhoneOS???.sdk • LD, AS, AR, LIBTOOL, STRIP, RANLIB=<Xcode path>/Contents/Developer/Platforms/iPhoneOS.platform/Dev eloper/usr/bin 안에 있는 툴들 사용
- 46. Android 기기용 Mono런타임 configure • --host=arm-linux-androideabi • --target=arm-linux-androideabi • CC, CXX=<Xcode path>/Contents/Developer/Toolchains/XcodeDefault.xctoolc hain/usr/bin 안의 clang과 clang++ • CFLAGS, CXXFLAGS – -march=armv7-a – -mfloat-abi=softfp – -mfpu=neon – --sysroot=<NDK_ROOT>/platforms/android-<version>/arch-arm • LD, AS, AR, LIBTOOL, STRIP, RANLIB 설정 불필요 • --libdir <NDK_ROOT>/platforms/android-<version>/arch-arm/ usr/lib configure
- 47. C++ → Lua예제 // 자동 생성된 클래스 등록 코드에 의한 실제 내부 작동 RegisterNativeClass<Foo>(); // 클래스를 lua table로 생성 lua_createtable( “Foo” ); RegisterNativeClassVariable<Foo,int>( “variable”, offsetof(Foo, variable) ); // lua table에 getter/setter 멤버 함수들 등록 lua_pushcclosure( “Get_variable”, &NativeGetInt ); lua_pushcclosure( “Set_variable”, &NativeSetInt ); RegisterNativeClassMethod<Foo,int,int,std::string>( “DoSomething”, &Foo::DoSomething ); // lua table에 멤버 함수 호출자 등록 lua_pushcclosure( “DoSomething”, &Foo_DoSomething ); // 자동 생성된 lua용 인터페이스 코드 - 주석 또는 Lua Checker 용도 외에는 필요 없음 Foo = { Get_variable = function(), Set_variable = function( int_value ), DoSomething = function( int_arg1, string_arg2 ) } 명시적 accessor 대신 __index, __newindex로 구현 가능
- 48. Lua → C++예제 // lua 소스코드 Foo = { variable = 0, int_DoSomething = function( int_arg1, string_arg2 ) … end // 자동 생성된 C++용 인터페이스 코드 } class Foo { int Get_variable() { return lua_tointeger( “variable” ); } void Set_variable( int value ) { lua_pushinteger( “variable”, value ); } int DoSomething( int arg1, std::string arg2 ) { lua_pushinteger( arg1 ); lua_pushstring( arg2 ); lua_pcall( “DoSomething” ); return lua_tointeger( STACK_TOP ); } };