C#与C++混合编程及性能分析
概要：
众所周知，⽤C#做界⾯⽐C++开发效率要⾼得多，但在有性能问题的情况下不得不将部分模块使⽤C++，这时就需要使⽤C#与C++混合编程。本⽂给出了两种混合编程的⽅法以及性能对⽐。
开发环境：
ThinkPad T430 i5-3230M 2.6G 8G，Win7 64Bit，VS2013（C++开发设置），C++，C#都采⽤x64平台，性能验证使⽤Release版本。
测试纯C++项⽬性能：
1. 新建空解决⽅案：⽂件|新建|项⽬|已安装|模板|其他项⽬类型|Visual Studio解决⽅案|空⽩解决⽅案
2. 新建PureCpp项⽬：右击解决⽅案|添加|新建项⽬|已安装|Visual C++|Win32控制台程序，按缺省设置⽣成项⽬
3. 在配置管理器中新建x64平台，删除其他平台
4. 新建CppFunction，并添加测试代码，完整代码如下，程序结果：Result: 1733793664 Elapsed: 109
// CppFunction.h
#pragma once
class CppFunction
{
public:
CppFunction(){}
~CppFunction(){}
int TestFunc(int a, int b);
};
// CppFunction.cpp
#include "stdafx.h"
#include "CppFunction.h"
class CCalc
{
public:
CCalc(int a, int b)
{
m_a = a;
m_b = b;
}
int Calc()
{
if (m_a % 2 == 0){
return m_a + m_b;
}
if (m_b % 2 == 0){
return m_a - m_b;
}
return m_b - m_a;
}
private:
int m_a;
int m_b;
};
int CppFunction::TestFunc(int a, int b)
{
CCalc calc(a, b);
return calc.Calc();
}
// PureCpp.cpp : 定义控制台应⽤程序的⼊⼝点。
//
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include "CppFunction.h"
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
DWORD start = ::GetTickCount();
CppFunction cppFunction;
int result = 0;
for (int i = 0; i < 10000; i++){
for (int j = 0; j < 10000; j++){
result += cppFunction.TestFunc(i, j);
}
}
DWORD end = ::GetTickCount();
cout << "Result: " << result << " Elapsed: " << end - start << endl;
return0;
}
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测试纯Csharp项⽬性能：
1. 新建PureCsharp项⽬：右击解决⽅案|添加|新建项⽬|已安装|其他语⾔|Visual C#|控制台应⽤程序，按缺省设置⽣成项⽬
2. 在配置管理器中新建x64平台，删除其他平台，去掉【创建新的解决⽅案平台】勾选，否则会报x64平台已经存在
3. 将C++项⽬中的代码复制过来稍作改动，完整代码如下，程序结果：Result: 1733793664 Elapsed: 729
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace PureCsharp
{
class CCalc
{
public CCalc(int a, int b)
{
m_a = a;
m_b = b;
}
public int Calc()
{
if (m_a % 2 == 0)
{
return m_a + m_b;
}
if (m_b % 2 == 0)
{
return m_a - m_b;
}
return m_b - m_a;
}
private int m_a;
private int m_b;
}
class CppFunction
{
public int TestFunc(int a, int b)
{
CCalc calc = new CCalc(a, b);
return calc.Calc();
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
DateTime start = System.DateTime.Now;
CppFunction cppFunction = new CppFunction();
int result = 0;
for (int i = 0; i < 10000; i++){
for (int j = 0; j < 10000; j++){
result += cppFunction.TestFunc(i, j);
}
}
DateTime end = System.DateTime.Now;
System.Console.WriteLine("Result: " + result + " Elapsed: " + (end - start).Milliseconds);
}
}
}
View Code
性能分析：
从上⾯的对⽐可以看出，同样的功能，C#的耗时⼏乎是C++的7倍，这个例⼦⾥的主要原因是，C++可以使⽤⾼效的栈内存对象（CCalc），⽽C#所有对象只能放在托管堆中。
托管C++混合⽅式：
1. 新建C#控制台项⽬，命名为BenchCsharp，使⽤它来调⽤C++项⽬，修改⽣成⽬录为：..\x64\Release\
2. 新建C++DLL项⽬，命名为DLLCpp，选择空项⽬，⽣成成功，但由于是空项⽬，不会真正⽣成dll⽂件
3. 在DLLCpp为空项⽬时，在BenchCsharp中可以成功添加引⽤，但当DLLCpp中添加类后，就不能成功添加引⽤了，已经添加的引⽤也会显⽰警告
4. 修改DLLCpp项⽬属性，右击项⽬|属性|配置属性|常规|公共语⾔运⾏时⽀持，修改后就可以成功引⽤了
5. 在DLLCpp中添加CppFunction类，并复制代码，完整代码如下，程序结果：Result: 1733793664 Elapsed: 405
// CppFunction.h
#pragma once
public ref class CppFunction
{
public:
CppFunction(){}
~CppFunction(){}
int TestFunc(int a, int b);
};
// CppFunction.cpp
#include "CppFunction.h"
class CCalc
{
public:
CCalc(int a, int b)
{
m_a = a;
m_b = b;
}
int Calc()
{
if (m_a % 2 == 0){
return m_a + m_b;
}
if (m_b % 2 == 0){
return m_a - m_b;
}
return m_b - m_a;
}
private:
int m_a;
int m_b;
};
int CppFunction::TestFunc(int a, int b)
{
CCalc calc(a, b);
return calc.Calc();
}
View Code
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace BenchCsharp
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
DateTime start = System.DateTime.Now;
CppFunction cppFunction = new CppFunction();
int result = 0;
for (int i = 0; i < 10000; i++)
{
for (int j = 0; j < 10000; j++)
{
result += cppFunction.TestFunc(i, j);
}
}
DateTime end = System.DateTime.Now;
System.Console.WriteLine("Result: " + result + " Elapsed: " + (end - start).Milliseconds);
}
}
}
View Code
性能分析：
使⽤混合编程后，性能得到了⼀定程度的提升，但⽐起单纯的C++项⽬，还是差了很多
将C#主函数中的逻辑转移到DLLCpp项⽬中，即添加如下的static⽅法，C#中只要调⽤该⽅法，程序结果：Result: 1733793664 Elapsed: 405
int CppFunction::Test()
{
DWORD start = ::GetTickCount();
CppFunction cppFunction;
int result = 0;
for (int i = 0; i < 10000; i++){
for (int j = 0; j < 10000; j++){
result += cppFunction.TestFunc(i, j);
}
}
DWORD end = ::GetTickCount();
cout << "Result: " << result << " Elapsed: " << end - start << endl;
return result;
}
View Code
并没有变得更快，估计是当使⽤【公共语⾔运⾏时⽀持】⽅式编译C++时，不能发挥C++的性能优势
DLLImport混合⽅式：
1. 新建⾮空的C++DLL项⽬，命名为NativeDLLCpp
2. 将CppFunction类从PureCpp中复制过来
3. 代码如下，运⾏结果：Result: 1733793664 Elapsed: 125
// NativeDLLCpp.cpp : 定义 DLL 应⽤程序的导出函数。
/
/
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include "CppFunction.h"
using namespace std;
#ifdef __cplusplus
#define TEXPORT extern "C" _declspec(dllexport)
#else
#define TEXPORT _declspec(dllexport)
#endif
TEXPORT int Test()
{
DWORD start = ::GetTickCount();
CppFunction cppFunction;
int result = 0;
for (int i = 0; i < 10000; i++){
for (int j = 0; j < 10000; j++){
result += cppFunction.TestFunc(i, j);
}
}
DWORD end = ::GetTickCount();
cout << "Result: " << result << " Elapsed: " << end - start << endl;
return result;
writeline方法的作用}
View Code
public class NativeDLLCpp
{
[DllImport("NativeDLLCpp.dll")]
public static extern int Test();
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
DateTime start = System.DateTime.Now;
int result = NativeDLLCpp.Test();
DateTime end = System.DateTime.Now;
System.Console.WriteLine("Result: " + result + " Elapsed: " + (end - start).Milliseconds); }
}
View Code
性能分析：
跟纯C++项⽬性能⼏乎⼀致。
项⽬依赖项需要⼿动设置。
实现联调的⽅法：修改C#项⽬属性|调试|启⽤本机代码调试
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