c++のライブラリをJavaで使う方法

Question

マルチOSな3DゲームをJavaで作ろうと思い立ったところ、c++でDirect3DとOpenGLに対応した
、物理演算も可能なゲームエンジンライブラリを発見しました。とりあえずWindowsでdllの動作を確認しようとVC++でコンパイルしてはみたものの、全く連携方法がわかりません。Jnaを使ってdllを呼び出す方法も考えたのですが、そもそもVC++でコンパイルするとextern "C"なしではJnaから呼び出せなくなるようです(修飾名を使って呼び出せば出来るのかもしれませんが、マルチOSの主旨に反します)。そこでコマンドを使ってコンパイル前のソースの全ての__declspec(dllexport)のある行頭にextern "C"を付けてみたのですが、無論templateやoverrideでエラーだらけになるわけで……
どうしたらそのc++ライブラリをJavaから呼び出せるのでしょうか？
追記
ライブラリ名はUrho3Dです。
BridJでの手動コードでテストdllの読み込みが行えたため、BridJのJavaコードを自動生成するプログラムを書きながらもっと楽な手段の回答を待つことにします。

Comments

[KiyoshiMotoki]

「そのC++ライブラリで、何を実現したいのか」を追記されてはいかがでしょうか？ そうすれば、同様の機能を提供しているJavaライブラリを紹介してもらえたり、Javaプログラムでの実現方法を教えてもらえるなど、そもそもC++との連携を考える必要がなくなるかもしれませんので。

[EterLabyr]

使いたいライブラリは規模の大きい(と思われる)3Dゲームエンジンです。Direct3DやOpenGLの使い分け、物理演算等が手軽に行えるものを求めています。

Answer 1

こんにちは。

C++同士でさえコンパイラが異なると、クラス・メソッドを呼び出せません。
メソッド名がマングルされますが、コンパイラによってマングル規則が異なることが最大の原因です。ですので、これを避ける仕組みが必要です。

よく使われる方法の１つに、C型のI/Fに変換することですが、使いたいメソッドを全て中継しないといけないので、かなりたいへんです。
もし、そのライブラリがメジャーなものだったら、もしかするとJava用のライブラリが既にあるかも知れません。
例えば、OpenCVならJavaCVってライブラリがあるそうです。
EterLabyrさんが使いたいライブラリの名前を開示すれば知っている人がいるかもです。

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【C型のI/Fへの変換方法についての参考】
全ての呼び出したいクラス・メソッドを中継するC型の関数を用意します。これらにextern "C"を付けます。

色々な実装方法がありますが、細かい部分を端折るとざっくり下記イメージとなります。
クラスFooのコンストラクタは、例えば、createFoo()というC型の関数を作り、それはnew Foo()して、そのポインタを返却します。クラスFooのBarメソッドについては、barFoo(Foo*)関数を用意して、内部でFoo->Bar()を呼び出します。

Comments

[EterLabyr]

回答ありがとうございます。継ぎ目をそういった方法で自作する方には頭が回りませんでした。しかし大きいライブラリなので、自分で変換するのは大変なようです。

Answer 2

ポータビリティを考えるとextern "C"することにさほど問題があるようには思えませんが、それはさておき。

自身で実際に試したわけではないですが、こちらが参考にならないでしょうか。

• JNAerated library does not work when the original library has namespaces #515

ここで言及されているのは、JNAのドキュメントにも何度か登場するJNAeratorというユーティリティです。
このユーティリティのコマンドラインオプションにBridJを指定してみては、ということですね。(参考: JNAratorのコマンドラインオプション)

BridJにはVC9Demanglerなんていうクラスも有りますので、何かやってくれそうな雰囲気ではあります。(追記: C++ support in BridJというページが有りました。)

ただし、仮にうまく行ったとして、自動生成されたファイルはVC++のDLL専用のものになるはずですので、ポータビリティが損なわれることには変わりないですね(VC用とそれ以外用の2種類自動生成すればいいだけですが(理想的には))。

JNAratorの使い方自体は、検索すると日本語の解説も見つかるかと思います(古いものはオプション等が違いますので注意は必要です)。

(追記: FunctionMapperを独自実装するすることで、BridJ無しでも実現できそうです。ただし関数名とマングリングされた名前を手動で実装することになると思います。)

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どうしても今の形のDLLをそのまま使用したいのであれば、そのDLLを呼び出すラッパーDLLを(JNIなどで)作成し、Javaからはそれを呼ぶ、という手段も考えられます。

ここで作成するDLLのソースコードは、頑張ればポータビリティを保てるかもしれません。

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質問文を読みなおしましたところ、手間を掛けずにJavaで特定のライブラリを使用したいだけなのかな、とも思いました。

もしそうであるなら、そのライブラリの名称を明記して、このライブラリをJavaで使いたいのだがどうすれば？という質問にした方が明確な回答が得られるかと考えます。

Comments

[EterLabyr]

回答ありがとうございます。
JNAeratorによるBridJを試してみたのですが、コードが生成されない場合やエラーが出る場合があり、自動生成には頼れないようです。手動生成はこれから試してみます。
仰る通り手間を掛けずに既存の技術を使いたいので、なんとか楽をする方法は無いのでしょうか。とりあえずライブラリ名を公開してみます。