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Utilisation de .Net
Bases de '.Net'

La plus grande partie de l'API Arcane est accessible via la technologie .Net. Il est possible d'écrire des modules et service en C#.

Les pages suivantes sont disponibles :

Extensions C# avec Swig : montre comment faire une extension de classes C++ pour qu'elles soient accessibles en C#.

Utilisation de .Net

En 2019, il existe deux environnments pour .Net:

Le framework historique, appelé .Net Framework qui est à l'origine développé pour Windows mais pour lequel il existe une implémentation open source appelée mono.
la nouvelle implémentation open source appelée coreclr et qui utilise un nouveau framework appelé '.Net Core'. Cette implémentation est disponible pour Windows, Linux et MacOS.

.Net Core et .Net Framework partagent une grande parties des API communes et il n'y en général pas de difficultés pour utiliser l'un ou l'autre. Le framework historique .Net Framework n'évoluera plus (mais continuera à être maintenu) et toutes les nouveautés se feront dans le framework '.Net Core'. Pour simplifier la nomenclature, en 2020 il n'y aura plus qu'un seul nom qui sera .Net.

Arcane supporte les deux implémentations mono et coreclr. Les versions minimales sont 5.16 pour mono et 3.0 pour coreclr. Pour les deux implémentations, il est possible de lancer du code C# soit avec un main en C#, soit en mode embarqué avec un main en C++.

Le mode avec le main en C# permet de lancer le code comme n'importe quelle code C#:

avec mono: mono MyExe.dll
avec dotnet: dotnet MyExe.dll

Ce mode est surtout utile pour débugger, par exemple avec 'Visual Studio Code' (TODO: faire exemple).

Le mode embarquée lance le code comme un exécutable C++ et c'est l'appel à Arcane::ArcaneLauncher::run() qui va éventuellement charger le runtime '.Net' et charger les assembly nécessaires.

Bases de '.Net'

.Net est une technologie assez similaire à java dans son principe. Le code source peut être écrit en plusieurs langages (C#, F#, Visual Basic). Le code est compilé en un pseudo assembleur (bytecode) indépendant de la plateforme. Le produit de cette compilation s'appelle une assembly (équivalent aux bibliothèques dynamiques du C++). En '.Net', l'extension est .dll comme les bibliothèques dynamiques (Dynamic Loaded Library) sous Windows.

Comme java, le bytecode est lors de l'exécution convertit en code spécifique à l'architecture de la machine cible. Le code .Net nécessite la présence d'un runtime pour gérer cette partie ainsi que pour d'autres fonctionnalités comme le Ramasse Miette (Garbage Collector).

Exemple en C# de main

Par convention, les fichiers C# ont pour extension .cs. Le code en C# est très similaire au code C++:

using Arcane;
public class MainClass
{
  public static int Main(string args)
  {
    var cmd_line_args = CommandLineArguments.Create(args);
    ApplicationInfo app_info = ArcaneLauncher.ApplicationInfo;
    app_info.SetCommandLineArguments(cmd_line_args);
    app_info.SetCodeName("MyCode");
    app_info.SetCodeVersion(new VersionInfo(1,0,0));
    return ArcaneLauncher.Run();
  }
}

Compilation

.Net utilise un outil appelé msbuild pour compiler et il faut définir un projet au format XML contenant les informations nécessaires.

Note: il est aussi possible de compiler directement à la manière du C++ mais cette méthode est moins portable car il faut spécifier directement les assemblys nécessaires.

msbuild utilise un fichier projet pour définir les éléments de compilation. Dans le principe, ce fichier projet est comme le Makefile pour l'outil make ou le CMakeLists.txt pour l'outil CMake. En C#, pour msbuild, ce fichier a par convention l'extension .csproj. En général, un projet C# est créé dans un répertoire spécifique. La commande dotnet new permet de créer un répertoire avec un projet :

dotnet new console -n MyTest

Cela va créer un répertoire MyTest avec à l'intérieur un fichier Program.cs et un fichier MyTest.csproj.

Le fichier MyTest.csproj sera comme suit :

 <Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
 
  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>netcoreapp3.1</TargetFramework>
  </PropertyGroup>
 
</Project>

et le fichier Program.cs comme suit :

using System;
 
namespace test2
{
  class Program
  {
    static void Main(string[] args)
    {
      Console.WriteLine("Hello World!");
    }
  }
}

Pour compiler ce fichier, il suffit de se placer dans le répertoire du projet et de lancer la commande dotnet build.

Note: Par défaut, tous les fichiers ayant l'extension .cs présent dans le répertoire du projet et les sous-répertoires sont compilés. C'est pour cela qu'il est préférable de placer les projets dans des sous-répertoires. Pour éviter ce comportement, il est possible de mettre la valeur false à la propriété EnableDefaultCompileItems et d'ajouter spécifiquemet les fichiers à compiler. Par exemple :

<PropertyGroup>
  <EnableDefaultCompileItems>false</EnableDefaultCompileItems>
</PropertyGroup>
<ItemGroup>
  <Compile Include="MyFile1.cs" />
  <Compile Include="MyFile2.cs" />
</ItemGroup>

La commande dotnet build créé par défaut l'assembly dans le répertoire bin/${Config}/${framework} avec Config ayant pour valeur Debug ou Release et framework la valeur de la propriété msbuild TargetFramework. Dans notre exemple, le répertoire sera donc bin/Debug/netcoreapp3.1.

Pour exécuter le programme, il faut lancer la commande :

dotnet bin/Debug/netcoreapp3.1/MyTest.dll

Note: il est aussi possible de lancer l'exécution directement par dotnet run. Mais avant de lancer l'exécution, cette dernière commande va vérifier s'il est nécessaire de recompiler le programme ce qui peut prendre du temps. Si on est sûr de ne rien avoir modifié, spécifier directement la dll en argument de dotnet est préférable.

Utilisation en C# d'une DLL

Si on ne souhaite pas avoir d'exécutable en C# mais qu'on souhaite utiliser de code C#, alors le fonctionnement est quasi identique mais au lieu de créer un exécutable, il faut créér une bibliothèque. Pour cela, il suffit de créer le projet C# avec l'option dotnet new classlib -n MyLib.

Note: avec 'Net Core 3', il n'y a pas de différence fondamentale entre un exécutable et une DLL. Un exécutable est juste une DLL avec un point d'entrée bien défini (la fonction Main). Dans les deux cas, l'extension aura pour nom .dll et un exécutable pourra être utilisé partout où une DLL peut être utilisée.

Ajout des références aux packages nuget Arcane

L'ajout des références aux DLL Arcane se fait via l'élément <PackageReference> dans msbuild, par exemple:

<ItemGroup>
  <PackageReference Include="Arcane.Utils" Version="2.19.0" />
</ItemGroup>

Les packages nuget suivants sont fournies par Arcane :

Arcane.Utils: contient les classes utilitaires C# (tableaux et vues).
Arcane.Core : contient les extensions C# des classes du coeur d'Arcane (les classes C++ dont les .h sont dans le répertoire 'arcane').
Arcane.Launcher : contient les classes C# pour gérer le lancement de code en C#. Ce package est utile si on souhaite faire un main en C#.
Arcane.Services : contient les classes C# pour implémenter en les services de base de Arcane (Arcane::IDataWriter, Arcane::IDataReader, ...)
Arcane.Hdf5: contient les classes C# correspondantes au fichier C++ 'Hdf5Utils.h'. Ce package est disponible si Arcane a été compilé avec le support de hdf5.
Arcane.Cea.Materials : contient les classes C# gérant les matériaux/milieux (uniquement CEA).

Extension de classes C++ avec 'SWIG'

La page Extensions C# avec Swig décrit comment rendre accessible en C# les classes de Arcane et étendre d'autres classes.

Création d'une bibliothèque .Net utilisant Arcane

Il faut tout d'abord avoir dotnet dans son chemin. Si Arcane est installé dans le répertoire ${ARCANE_PREFIX} alors il faut lancer les commandes suivantes :

ARCANE_PREFIX=/path/to/arcane/install
mkdir /path/to/my/project
cd /path/to/my/project
dotnet new classlib
dotnet add package Arcane.Core --source ${ARCANE_PREFIX}/nupkgs

Pour compiler le code et l'installer dans un répertoire, il faut exécuter la commande suivante :

dotnet publish -o out

Cela aura pour effet d'installer les fichiers générés dans le répertoire out. Si le projet s'appelle 'toto', on aura les fichiers suivants:

> ls out

Arcane.Core.dll Arcane.Utils.dll toto.deps.json toto.dll toto.pdb

Création d'un binaire `.Net` utilisant Arcane

C# (C Croisillon) Extensions C# avec Swig