Unity3D与iOS的交互

作者: 杰嗒嗒的阿杰 | 来源:发表于2018-01-31 14:27 被阅读365次

    1. 关于Unity3D

    Unity3D(以下简称U3D)是由Unity Technologies开发的一个让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具,是一个全面整合的专业游戏引擎。

    作为一款跨平台开发工具,难免会与原生平台进行一些交互操作来完成一些特定的平台功能。例如:你需要直接操作iOS的IAP来实现游戏中的内付费功能;甚至一些第三方SDK没有提供U3D版本的情况下,你会直接在原生系统平台调用其提供接口等等。

    下面将为大家介绍,在U3D下如何实现与iOS系统的交互工作,来满足一些需要借助原生系统的功能需求。

    2. From U3D to iOS

    2.1 实现原理

    由于U3D无法直接调用Objc或者Swift语言声明的接口,幸好U3D的主要语言是C#,因此可以利用C#的特性来访问C语言所定义的接口,然后再通过C接口再调用ObjC的代码(对于Swift代码则还需要使用OC桥接)。例如,有如下C语言方法:

    void nativeMethod ()
    {
      NSLog(@"------- objc method call...\n");
    }
    

    在C#中则可以像下面代码一样进行引入和调用:

    using System.Runtime.InteropServices;
    
    [DllImport("__Internal")]
    internal extern static void nativeMethod();
    

    其中DllImport为一个Attribute,目的是通过非托管方式将库中的方法导出到C#中进行使用。而传入"__Internal"则是表示这个是一个静态库或者是一个内部方法。通过上面的声明,这个方法就可以在C#里面进行调用了。如:

    public class Sample
    {
      public void test ()
      {
        nativeMethod();
      }
    }
    

    2.2 实现步骤

    下面通过一个拼接字符串的例子来说明怎么样从U3D中传入两个字符串到iOS中,然后由iOS拼接后通过NSLog输出结果:

    1. 首先新建test.mtest.h两个文件。分别写入如下内容:
    /// test.h
    
    extern "C"
    {
      extern void outputAppendString (char *str1, char *str2);
    }
    
    /// test.m
    #import <Foundation/Foundation.h>
    
    void outputAppendString (char *str1, char *str2)
    {
      NSString *string1 = [[NSString alloc] initWithUTF8String:str1];
      NSString *string2 = [[NSString alloc] initWithUTF8String:str2];
      
      NSLog(@"###%@", [NSString stringWithFormat:@"%@ %@", string1, string2]);
    }
    
    1. 然后将上面的两个文件放到U3D项目的Assets目录中。如图:
    放入U3D项目
    1. 分别选择test.htest.m文件,在Inspector面板中去掉Any Platforms的勾选,然后保留iOS这一项选中。如图:
    设置平台插件
    1. 新建一个叫Sample的C#脚本文件,并在这个文件中写入c接口的声明,如:
    public class Sample : MonoBehaviour 
    {
        //引入声明
        [DllImport("__Internal")]
        static extern void outputAppendString (string str1, string str2);
    }
    
    1. 在Start方法中调用该方法,如:
    void Start () 
    {
        #if UNITY_IPHONE    
        outputAppendString("Hello", "World");
        #endif
    }
    

    注意:对于指定平台的方法,一定要使用预处理指令#if来包括起来。否则在其他平台下面执行会导致异常。

    1. 拖动Sample脚本到场景的Main Camera对象中,让脚本进行挂载。
    挂载脚本
    1. 使用快捷键Command+Shift+B(或者点击菜单File -> Build Settings)调出Build Settings窗口,将项目导出为iOS项目。如图:
    导出iOS项目
    1. 打开导出的iOS项目,先检查之前创建的test.mtest.h是否已经导出到项目中。如图:
    检查文件
    1. 编译运行应用,可以看到控制台中会输出合并后的字符串信息,如:
    2018-01-22 16:17:15.143166+0800 ProductName[29211:4392515] ###Hello World
    

    3. From iOS to U3D

    对于如何从iOS中调用U3D的接口,分为两种办法:一种是通过UnitySendMessage方法来调用Unity所定义的方法。另一种方法则是通过入口参数,传入一个U3D的非托管方法,然后调用该方法即可。两种方式的对比如下:

    UnitySendMessage方式 非托管方法方式
    接口声明固定,只能是void method(string message) 接口灵活,可以为任意接口。
    不能带有返回值 可以带返回值
    必须要挂载到对象后才能调用。 可以不用挂载对象,但需要通过接口传入该调用方法

    下面将一一讲述两种方式的实现。

    3.1 UnitySendMessage

    1. 基于上面调用iOS接口的例子,在Sample.cs中增加一个callback方法。如:
    void callback (string resultStr)
    {
        Debug.LogFormat ("result string = {0}", resultStr);
    }
    
    1. 由于项目已经挂载Sample.cs到Main Camera中,这就不用再进行挂载。然后打开test.m文件,在outputAppendString方法中调用callback方法,并将组合字符串返回给U3D。如:
    void outputAppendString (char *str1, char *str2)
    {
        NSString *string1 = [[NSString alloc] initWithUTF8String:str1];
        NSString *string2 = [[NSString alloc] initWithUTF8String:str2];
        
        NSString *resultStr = [NSString stringWithFormat:@"%@ %@", string1, string2];
        NSLog(@"###%@", resultStr);
        
        UnitySendMessage("Main Camera", "callback", resultStr.UTF8String);
    }
    
    1. 导出iOS项目,编译运行看执行结果。
    2018-01-22 17:47:00.137259+0800 ProductName[29561:4429040] ###Hello World
    Setting up 1 worker threads for Enlighten.
      Thread -> id: 170cb3000 -> priority: 1 
    result string = Hello World
     
    (Filename: /Users/builduser/buildslave/unity/build/artifacts/generated/common/runtime/DebugBindings.gen.cpp Line: 51)
    

    3.2 非托管方法

    1. Sample.cs中建立一个delegate声明,并使用UnmanagedFunctionPointer特性来标识该delegate是非托管方法。代码如下:
    [UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.Cdecl)]
    public delegate void ResultHandler(string resultString);
    

    其中的CallingConvention.Cdel为调用时转换为C声明接口。

    1. 然后声明一个静态方法,并使用MonoPInvokeCallback特性来标记为回调方法,目的是让iOS中调用该方法时可以转换为对应的托管方法。如:
    [MonoPInvokeCallback(typeof(ResultHandler))]
    static void resultHandler (string resultStr)
    {
        
    }
    

    注意:MonoPInvokeCallback特性参数是上一步中定义的非托管delegate。方法的声明一定要与delegate定义一致,并且必须为static进行修饰(iOS不支持非静态方法回调),否则会导致异常。

    1. 打开test.m文件,定义一个新的接口,如:
    typedef void (*ResultHandler) (const char *object);
    
    void outputAppendString2 (char *str1, char *str2, ResultHandler resultHandler)
    {
        NSString *string1 = [[NSString alloc] initWithUTF8String:str1];
        NSString *string2 = [[NSString alloc] initWithUTF8String:str2];
        
        NSString *resultStr = [NSString stringWithFormat:@"%@ %@", string1, string2];
        NSLog(@"###%@", resultStr);
        
        resultHandler (resultStr.UTF8String);
    }
    
    

    上面代码可见,在C中需要定义一个与C#的delgate相同的函数指针ResultHandler。然后新增的outputAppendString2方法中多了一个回调参数resultHandler。这样就能够把C#传入的方法进行调用了。

    1. 回到Sample.cs文件,定义outputAppendString2的声明。
    [DllImport("__Internal")]
    static extern void outputAppendString2 (string str1, string str2, IntPtr resultHandler);
    

    注意:回调方法的参数必须是IntPtr类型,表示一个函数指针。

    1. Start方法中调用outputAppendString2,并将回调方法转换为IntPtr类型传给方法。如:
    ResultHandler handler = new ResultHandler(resultHandler);
    IntPtr fp = Marshal.GetFunctionPointerForDelegate(handler);
    outputAppendString2 ("Hello", "World", fp);
    

    上面代码使用MarshalGetFunctionPointerForDelegate来获取resultHandler的指针。

    1. 导出iOS项目,编译运行。
    2018-01-22 19:02:31.339317+0800 ProductName[29852:4459349] ###Hello World
    result string = Hello World
    Sample:outputAppendString2(String, String, IntPtr)
     
    (Filename: /Users/builduser/buildslave/unity/build/artifacts/generated/common/runtime/DebugBindings.gen.cpp Line: 51)
    

    4. 类型传递

    对于基础类型数据(如:int、double、string等)是可以直接从U3D中传递给iOS的。具体对应关系如下表所示:

    U3D iOS
    short short
    int int
    long long long
    bool bool
    char char
    string char *
    struct struct
    byte[] void *
    IntPtr void *

    注意

    • 引用型数据不能直接从U3D传给iOS。如果需要传递这样的类型,可以考虑将对象序列化成byte数组,然后在iOS中进行反序列化将其还原回来。
    • 对于string类型,会自动转换为c语言中的char *。但是由于C#中的string是托管类型,因此char *是无法直接转换为string的,所以不要直接在返回值中返回char *类型。下一节会针对返回值进行详细的说明。
    • struct类型数据中不能包含引用型数据,否则在调用接口时会报告类似下面的提示:
    MarshalDirectiveException: Cannot marshal field 't' of type 'TestStructType': Reference type field marshaling is not supported.
    

    4.1 关于Marshal

    Marshal类型主要是用于将C#中托管和非托管类型进行一个转换的桥梁。其提供了一系列的方法,这些方法包括用于分配非托管内存、复制非托管内存块、将托管类型转换为非托管类型,此外还提供了在与非托管代码交互时使用的其他杂项方法等。

    本质上U3D与iOS的交互过程就是C#与C的交互过程,所以Marshal就成了交互的关键,因为C#与C的交互正正涉及到托管与非托管代码的转换。下面将举例说明,如何将一个C#的引用类型转换到对应的OC类型。

    1. 首先在C#中声明一个类型Person
    class Person
    {
        public string name;
        public int age;
    }
    
    1. 在C中声明一个接口printPersonInfo用于打印传递过来的Person信息,如:
    void printPersonInfo(void *personData);
    
    1. 在C#中声明此接口
    [DllImport("__Internal")]
    static extern void printPersonInfo (IntPtr personData);
    
    1. 创建一个Person的实例,然后将其序列化成byte数组,这里使用到对象序列化的一些知识。
    Person person = new Person();
    person.name = "vimfung";
    person.age = 18;
    
    List<byte> buf = new List<byte>();
    
    //写入name
    byte[] bytes = BitConverter.GetBytes (person.name.Length);
    if (BitConverter.IsLittleEndian)
    {
        Array.Reverse (bytes);
    }
    buf.AddRange (bytes);
    buf.AddRange (Encoding.UTF8.GetBytes (person.name));
    
    //写入age
    bytes = BitConverter.GetBytes (person.age);
    if (BitConverter.IsLittleEndian)
    {
        Array.Reverse (bytes);
    }
    buf.AddRange(bytes);
    
    byte[] bufBytes = buf.ToArray();
    
    1. 将byte数组通过Marshal类转换为IntPtr类型,并传入给C接口。
    //转换成功IntPtr
    IntPtr personData = Marshal.AllocHGlobal(bufBytes.Length);
    Marshal.Copy(bufBytes, 0, personData, bufBytes.Length);
    
    printPersonInfo(personData);
    
    Marshal.FreeHGlobal(personData);
    

    注意:Marshal申请的内存不是自动回收的,因此调用后需要通过显示方法FreeHGlobal调用释放。

    1. 回到C代码中,并实现其内部处理逻辑,如:
    void printPersonInfo(void *personData)
    {
        int offset = 0;
        
        //获取name
        int nameLen = (((unsigned char *)personData) [offset] << 24)
        | (((unsigned char *)personData) [offset + 1] << 16)
        | (((unsigned char *)personData) [offset + 2] << 8)
        | (((unsigned char *)personData) [offset + 3]);
        offset += 4;
        
        char *nameBuf = malloc(sizeof(char) * (nameLen + 1));
        memset(nameBuf, 0, nameLen);
        memcpy(nameBuf, (char *)personData + offset, nameLen);
        offset += nameLen;
        NSLog(@"person name = %s", nameBuf);
        
        //获取age
        int age = (((unsigned char *)personData) [offset] << 24)
        | (((unsigned char *)personData) [offset + 1] << 16)
        | (((unsigned char *)personData) [offset + 2] << 8)
        | (((unsigned char *)personData) [offset + 3]);
        NSLog(@"person age = %d", age);
    }
    
    1. 导出iOS项目,编译运行可以看到日志里面的输出结果
    2018-01-29 14:38:56.378376+0800 ProductName[8584:1163121] person name = vimfung
    2018-01-29 14:38:56.378509+0800 ProductName[8584:1163121] person age = 18
    

    5. 返回值

    除了基础类型中的数值类型可以直接从iOS中返回给U3D外,其他的类型是不能直接进行返回的,其中理由也很简单,因为非托管类型不能直接转换成托管类型。如果你想直接返回一个字符串给U3D,那么在运行时就会产生异常,因为转换成托管类型后他的内存由系统管理,一旦对象销毁他就会被释放内存,但它并不知道非托管模式下它是否被释放。

    为了解决返回值的问题,其实可以借助上面提到的Marshal类型配合序列化的方式来进行返回值的返回:

    1. 先定义C代码中的接口
    void* returnString(int *len)
    {
        NSString *retStr = @"Hello World";
        *len = (int)retStr.length;
        
        char *nameBuffer = malloc(sizeof(char) * (retStr.length + 1));
        memcpy(nameBuffer, retStr.UTF8String, retStr.length);
        return nameBuffer;
    }
    
    1. 在C#中声明该接口
    [DllImport("__Internal")]
    static extern IntPtr returnString (out int len);
    
    1. 调用该接口,并解析返回参数值
    int strLen = 0;
    IntPtr stringData = returnString(out strLen);
    if (strLen > 0)
    {
        byte[] buffer = new byte[strLen];
        Marshal.Copy(stringData, buffer, 0, strLen);
        Marshal.FreeHGlobal(stringData);
    
        string str = Encoding.UTF8.GetString(buffer);
        Debug.Log(str);
    }
    

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