概要：
衆所周知，用C#做界面比C++開發效率要高得多，但在有性能問題的情況下不得不將部分模塊使用C++，這時就需要使用C#與C++混合編程。本文給出了兩種混合編程的方法以及性能對比。
開發環境：
ThinkPad T430 i5-3230M 2.6G 8G，Win7 64Bit，VS2013（C++開發設置），C++，C#都採用x64平臺，性能驗證使用Release版本。
測試純C++項目性能：
1. 新建空解決方案：文件|新建|項目|已安裝|模板|其他項目類型|Visual Studio解決方案|空白解決方案
2. 新建PureCpp項目：右擊解決方案|添加|新建項目|已安裝|Visual C++|Win32控制檯程序，按缺省設置生成項目
3. 在配置管理器中新建x64平臺，刪除其他平臺
4. 新建CppFunction，並添加測試代碼，完整代碼如下，程序結果：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 : 定義控制檯應用程序的入口點。
//
#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;
return 0;
}
測試純Csharp項目性能：
1. 新建PureCsharp項目：右擊解決方案|添加|新建項目|已安裝|其他語言|Visual C#|控制檯應用程序，按缺省設置生成項目
2. 在配置管理器中新建x64平臺，刪除其他平臺，去掉【創建新的解決方案平臺】勾選，否則會報x64平臺已經存在
3. 將C++項目中的代碼複製過來稍作改動，完整代碼如下，程序結果：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);
}
}
}
性能分析：
從上面的對比可以看出，同樣的功能，C#的耗時幾乎是C++的7倍，這個例子裏的主要原因是，C++可以使用高效的棧內存對象（CCalc），而C#所有對象只能放在託管堆中。
託管C++混合方式：
1. 新建C#控制檯項目，命名爲BenchCsharp，使用它來調用C++項目，修改生成目錄爲：..\x64\Release\
2. 新建C++DLL項目，命名爲DLLCpp，選擇空項目，生成成功，但由於是空項目，不會真正生成dll文件
3. 在DLLCpp爲空項目時，在BenchCsharp中可以成功添加引用，但當DLLCpp中添加類後，就不能成功添加引用了，已經添加的引用也會顯示警告
4. 修改DLLCpp項目屬性，右擊項目|屬性|配置屬性|常規|公共語言運行時支持，修改後就可以成功引用了
5. 在DLLCpp中添加CppFunction類，並複製代碼，完整代碼如下，程序結果：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();
}
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);
}
}
}
性能分析：
使用混合編程後，性能得到了一定程度的提升，但比起單純的C++項目，還是差了很多
將C#主函數中的邏輯轉移到DLLCpp項目中，即添加如下的static方法，C#中只要調用該方法，程序結果：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;
}
並沒有變得更快，估計是當使用【公共語言運行時支持】方式編譯C++時，不能發揮C++的性能優勢
DLLImport混合方式：
1. 新建非空的C++DLL項目，命名爲NativeDLLCpp
2. 將CppFunction類從PureCpp中複製過來
3. 代碼如下，運行結果：Result: 1733793664 Elapsed: 125
// NativeDLLCpp.cpp : 定義 DLL 應用程序的導出函數。
//
#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;
}
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);
}
}
性能分析：
跟純C++項目性能幾乎一致。
項目依賴項需要手動設置。
實現聯調的方法：修改C#項目屬性|調試|啓用本機代碼調試