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：
I5-8400 CPU 2.8G 8G，Win10 64Bit，VS2017（C++开发设置），C++，C#都采用x32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C++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x32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:65
// 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;
return 0;
}
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x32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x32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: 607
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：
从上面的对比可以看出，同样的功能，C#的耗时几乎是C++的10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CSxingneng，使用它来调用C++项目，修改生成目录为：..\x32\Release\
2. 在CLR中，新建CLR C++DLL项目，命名为C++1。
3. 在C++1中添加CppFunction类，并复制代码，完整代码如下，程序结果：Result: 1733793664 Elapsed: 325
// 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 CSxingneng
{
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C++1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: 325
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;
}
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: 75
// 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 << "C++ 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
