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1. 關于Unity3D

Unity3D（以下簡稱U3D）是由Unity Technologies開發的一個讓玩家輕松創建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實時三維動畫等類型互動內容的多平臺的綜合型游戲開發工具，是一個全面整合的專業游戲引擎。

作為一款跨平臺開發工具，難免會與原生平臺進行一些交互操作來完成一些特定的平臺功能。例如：你需要直接操作iOS的IAP來實現游戲中的內付費功能；甚至一些第三方SDK沒有提供U3D版本的情況下，你會直接在原生系統平臺調用其提供接口等等。

下面將為大家介紹，在U3D下如何實現與iOS系統的交互工作，來滿足一些需要借助原生系統的功能需求。

2. From U3D to iOS

2.1 實現原理

由于U3D無法直接調用Objc或者Swift語言聲明的接口，幸好U3D的主要語言是C#，因此可以利用C#的特性來訪問C語言所定義的接口，然后再通過C接口再調用ObjC的代碼（對于Swift代碼則還需要使用OC橋接）。例如，有如下C語言方法：

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

在C#中則可以像下面代碼一樣進行引入和調用：

using System.Runtime.InteropServices;

[DllImport("__Internal")]
internal extern static void nativeMethod();

其中DllImport為一個Attribute，目的是通過非托管方式將庫中的方法導出到C#中進行使用。而傳入"__Internal"則是表示這個是一個靜態庫或者是一個內部方法。通過上面的聲明，這個方法就可以在C#里面進行調用了。如：

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

2.2 實現步驟

下面通過一個拼接字符串的例子來說明怎么樣從U3D中傳入兩個字符串到iOS中，然后由iOS拼接后通過NSLog輸出結果：

首先新建test.m和test.h兩個文件。分別寫入如下內容：

/// 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]);
}

然后將上面的兩個文件放到U3D項目的Assets目錄中。如圖：

放入U3D項目

分別選擇test.h和test.m文件，在Inspector面板中去掉Any Platforms的勾選，然后保留iOS這一項選中。如圖：

設置平臺插件

新建一個叫Sample的C#腳本文件，并在這個文件中寫入c接口的聲明，如：

public class Sample : MonoBehaviour 
{
    //引入聲明
    [DllImport("__Internal")]
    static extern void outputAppendString (string str1, string str2);
}

在Start方法中調用該方法，如：

void Start () 
{
    #if UNITY_IPHONE    
    outputAppendString("Hello", "World");
    #endif
}

注意：對于指定平臺的方法，一定要使用預處理指令#if來包括起來。否則在其他平臺下面執行會導致異常。

拖動Sample腳本到場景的Main Camera對象中，讓腳本進行掛載。

掛載腳本

使用快捷鍵Command+Shift+B（或者點擊菜單File -> Build Settings）調出Build Settings窗口，將項目導出為iOS項目。如圖：

導出iOS項目

打開導出的iOS項目，先檢查之前創建的test.m和test.h是否已經導出到項目中。如圖：

檢查文件

編譯運行應用，可以看到控制臺中會輸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

對于如何從iOS中調用U3D的接口，分為兩種辦法：一種是通過UnitySendMessage方法來調用Unity所定義的方法。另一種方法則是通過入口參數，傳入一個U3D的非托管方法，然后調用該方法即可。兩種方式的對比如下：

UnitySendMessage方式	非托管方法方式
接口聲明固定，只能是`void method(string message)`。	接口靈活，可以為任意接口。
不能帶有返回值	可以帶返回值
必須要掛載到對象后才能調用。	可以不用掛載對象，但需要通過接口傳入該調用方法

下面將一一講述兩種方式的實現。

3.1 UnitySendMessage

基于上面調用iOS接口的例子，在Sample.cs中增加一個callback方法。如：

void callback (string resultStr)
{
    Debug.LogFormat ("result string = {0}", resultStr);
}

由于項目已經掛載Sample.cs到Main Camera中，這就不用再進行掛載。然后打開test.m文件，在outputAppendString方法中調用callback方法，并將組合字符串返回給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);
}

導出iOS項目，編譯運行看執行結果。

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

在Sample.cs中建立一個delegate聲明，并使用UnmanagedFunctionPointer特性來標識該delegate是非托管方法。代碼如下：

[UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.Cdecl)]
public delegate void ResultHandler(string resultString);

其中的CallingConvention.Cdel為調用時轉換為C聲明接口。

然后聲明一個靜態方法，并使用MonoPInvokeCallback特性來標記為回調方法，目的是讓iOS中調用該方法時可以轉換為對應的托管方法。如：

[MonoPInvokeCallback(typeof(ResultHandler))]
static void resultHandler (string resultStr)
{
    
}

注意：MonoPInvokeCallback特性參數是上一步中定義的非托管delegate。方法的聲明一定要與delegate定義一致，并且必須為static進行修飾（iOS不支持非靜態方法回調），否則會導致異常。

打開test.m文件，定義一個新的接口，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);
}

上面代碼可見，在C中需要定義一個與C#的delgate相同的函數指針ResultHandler。然后新增的outputAppendString2方法中多了一個回調參數resultHandler。這樣就能夠把C#傳入的方法進行調用了。

回到Sample.cs文件，定義outputAppendString2的聲明。

[DllImport("__Internal")]
static extern void outputAppendString2 (string str1, string str2, IntPtr resultHandler);

注意：回調方法的參數必須是IntPtr類型，表示一個函數指針。

在Start方法中調用outputAppendString2，并將回調方法轉換為IntPtr類型傳給方法。如：

ResultHandler handler = new ResultHandler(resultHandler);
IntPtr fp = Marshal.GetFunctionPointerForDelegate(handler);
outputAppendString2 ("Hello", "World", fp);

上面代碼使用Marshal的GetFunctionPointerForDelegate來獲取resultHandler的指針。

導出iOS項目，編譯運行。

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. 類型傳遞

對于基礎類型數據（如：int、double、string等）是可以直接從U3D中傳遞給iOS的。具體對應關系如下表所示：

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

注意

引用型數據不能直接從U3D傳給iOS。如果需要傳遞這樣的類型，可以考慮將對象序列化成byte數組，然后在iOS中進行反序列化將其還原回來。
對于string類型，會自動轉換為c語言中的char *。但是由于C#中的string是托管類型，因此char *是無法直接轉換為string的，所以不要直接在返回值中返回char *類型。下一節會針對返回值進行詳細的說明。
struct類型數據中不能包含引用型數據，否則在調用接口時會報告類似下面的提示：

MarshalDirectiveException: Cannot marshal field 't' of type 'TestStructType': Reference type field marshaling is not supported.

4.1 關于Marshal

Marshal類型主要是用于將C#中托管和非托管類型進行一個轉換的橋梁。其提供了一系列的方法，這些方法包括用于分配非托管內存、復制非托管內存塊、將托管類型轉換為非托管類型，此外還提供了在與非托管代碼交互時使用的其他雜項方法等。

本質上U3D與iOS的交互過程就是C#與C的交互過程，所以Marshal就成了交互的關鍵，因為C#與C的交互正正涉及到托管與非托管代碼的轉換。下面將舉例說明，如何將一個C#的引用類型轉換到對應的OC類型。

首先在C#中聲明一個類型Person

class Person
{
    public string name;
    public int age;
}

在C中聲明一個接口printPersonInfo用于打印傳遞過來的Person信息，如：

void printPersonInfo(void *personData);

在C#中聲明此接口

[DllImport("__Internal")]
static extern void printPersonInfo (IntPtr personData);

創建一個Person的實例，然后將其序列化成byte數組，這里使用到對象序列化的一些知識。

Person person = new Person();
person.name = "vimfung";
person.age = 18;

List<byte> buf = new List<byte>();

//寫入name
byte[] bytes = BitConverter.GetBytes (person.name.Length);
if (BitConverter.IsLittleEndian)
{
    Array.Reverse (bytes);
}
buf.AddRange (bytes);
buf.AddRange (Encoding.UTF8.GetBytes (person.name));

//寫入age
bytes = BitConverter.GetBytes (person.age);
if (BitConverter.IsLittleEndian)
{
    Array.Reverse (bytes);
}
buf.AddRange(bytes);

byte[] bufBytes = buf.ToArray();

將byte數組通過Marshal類轉換為IntPtr類型，并傳入給C接口。

//轉換成功IntPtr
IntPtr personData = Marshal.AllocHGlobal(bufBytes.Length);
Marshal.Copy(bufBytes, 0, personData, bufBytes.Length);

printPersonInfo(personData);

Marshal.FreeHGlobal(personData);

注意：Marshal申請的內存不是自動回收的，因此調用后需要通過顯示方法FreeHGlobal調用釋放。

回到C代碼中，并實現其內部處理邏輯，如：

void printPersonInfo(void *personData)
{
    int offset = 0;
    
    //獲取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);
    
    //獲取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);
}

導出iOS項目，編譯運行可以看到日志里面的輸出結果

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

除了基礎類型中的數值類型可以直接從iOS中返回給U3D外，其他的類型是不能直接進行返回的，其中理由也很簡單，因為非托管類型不能直接轉換成托管類型。如果你想直接返回一個字符串給U3D，那么在運行時就會產生異常，因為轉換成托管類型后他的內存由系統管理，一旦對象銷毀他就會被釋放內存，但它并不知道非托管模式下它是否被釋放。

為了解決返回值的問題，其實可以借助上面提到的Marshal類型配合序列化的方式來進行返回值的返回：

先定義C代碼中的接口

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;
}

在C#中聲明該接口

[DllImport("__Internal")]
static extern IntPtr returnString (out int len);

調用該接口，并解析返回參數值

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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Unity3D與iOS的交互

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1. 關于Unity3D

2. From U3D to iOS

2.1 實現原理

2.2 實現步驟

3. From iOS to U3D

3.1 UnitySendMessage

3.2 非托管方法

4. 類型傳遞

4.1 關于Marshal

5. 返回值

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