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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
{p
ublic:
CppFunction(){}
~CppFunction(){}
int TestFunc(int a, int b);
};
// CppFunction.cpp
#include "stdafx.h"
#include "CppFunction.h"
class CCalc
{p
ublic:
CCalc(int a, int b)
{
m_a = a;
m_b = b;
} i
nt Calc()
{
if (m_a % 2 == 0){
return m_a + m_b;
}if
(m_b % 2 == 0){
return m_a - m_b;
}r
eturn 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);
}
}D
WORD end = ::GetTickCount();
cout << "Result: " << result << " Elapsed: " << end - start << endl;
return 0;
} V
iew Code
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;
} p
ublic int Calc()
{
if (m_a % 2 == 0)
{
return m_a + m_b;
}if
(m_b % 2 == 0)
{
return m_a - m_b;
}r
eturn m_b - m_a;
} p
rivate int m_a;
private int m_b;
} c
lass CppFunction
{
public int TestFunc(int a, int b)
{
CCalc calc = new CCalc(a, b);
return calc.Calc();
}
} c
lass 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);
}
}D
ateTime end = System.DateTime.Now;
System.Console.WriteLine("Result: " + result + " Elapsed: " + (end - start).Milliseconds);
}
}
} V
iew 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
{p
ublic:
CppFunction(){}
~CppFunction(){}
int TestFunc(int a, int b);
};
// CppFunction.cpp
#include "CppFunction.h"
class CCalc
{p
ublic:
CCalc(int a, int b)
{
m_a = a;
m_b = b;
} i
nt Calc()
{
if (m_a % 2 == 0){
return m_a + m_b;
}if
(m_b % 2 == 0){
return m_a - m_b;
}r
eturn 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();
} V
iew 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);
}
}D
ateTime end = System.DateTime.Now;
System.Console.WriteLine("Result: " + result + " Elapsed: " + (end - start).Milliseconds);
}
}
} V
iew 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);
}
}D
WORD end = ::GetTickCount();
cout << "Result: " << result << " Elapsed: " << end - start << endl;
return result;
} V
iew 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);
}
}D
WORD end = ::GetTickCount();
cout << "Result: " << result << " Elapsed: " << end - start << endl;
return result;
} V
iew Code
public class NativeDLLCpp
{
[DllImport("NativeDLLCpp.dll")]
public static extern int Test();
} c
lass 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