c# - 与直接 C# 相比，C# 中 C dll 的重复 dllimport 调用似乎很慢

Question

我正在使用 System.Runtime.InteropServices.DllImportAttribute 测试从 C# 中的 dll 调用 C 代码的速度。 C 函数生成一个自定义结构，用值填充它，进行计算，然后返回结果。这个过程我在一个循环中重复了数十万次，我记录了循环之前和循环之后的滴答数。然后我直接在 C# 中创建了完全相同的函数并重复了这个试验。直接的 C# 方法比使用非托管 DLL 快得多。为什么？不受管理似乎没有速度提升。

c2cstest.c

#include <stdio.h>
struct test {
double a;
double b;
double c;
};
_declspec(dllexport) double myCfunction(double input) {
struct test one;
one.a = input;
one.b = one.a * one.a;
one.c = one.b * one.a;
return one.c;
}

cl/LD cscstest.c运行Ccode.cs

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
class test
{
[DllImport("c2cstest.dll")]
public static extern double myCfunction (double input);
static void Main()
{
double x = 5.25;
double result = 0.0;
long tick1 = DateTime.Now.Ticks;
for(int y = 100000; y > 0; y--)
{
result = myCfunction(x);
}
long tick2 = DateTime.Now.Ticks;
Console.WriteLine("Answer is {0}.  Dllimport took {1} ticks.", result, tick2-tick1);
}
}

输出:答案是 144.703125。 Dllimport 花费了 250000 个滴答。运行CScode.cs

using System;
using System.Runtime.InteropServices;
struct test
{
public double a;
public double b;
public double c;
}
class testclass
{
double Mycsfunction (double input)
{
test one;
one.a = input;
one.b = one.a * one.a;
one.c = one.b * one.a;
return one.c;
}
static void Main()
{
double x = 5.25;
double result = 0.0;
testclass ex = new testclass();
long tick1 = DateTime.Now.Ticks;
for(int y = 100000; y > 0; y--)
{
result = ex.Mycsfunction(x);
}
long tick2 = DateTime.Now.Ticks;
Console.WriteLine("Answer is {0}.  Straight CS took {1} ticks.", result, tick2-tick1);
}}

输出:答案是 144.703125。直接 CS 花了 50000 个刻度。

附加:在尝试了各种方法后，我得出了与这个人相同的结论Techniques of Calling Unmanaged Code ，虽然他尝试的方法比我多。

结论:直接简单的函数调用是不值得的(尤其是当它们被循环时)。将循环放在非托管函数中肯定会有所帮助。非常大的功能可能是值得的。无论您尝试多少种不同的方法，编码都不是一种有效的技术。

Answer 1

基准很难做到正确；我认为，尤其是微基准测试。一方面，您没有衡量您认为自己在直接 C# 测试中的表现——编译器(或者可能是抖动)识别出结果是循环不变的，因此它只运行一次循环。

以下是我的机器上的结果，您的 runCScode.cs 未更改:

c:\temp>csc runCScode.cs
Microsoft (R) Visual C# 2010 Compiler version 4.0.30319.1
Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved.


c:\temp>runCScode
Answer is 144.703125.  Straight CS took 10001 ticks.

下面是注释掉 for 循环行的结果:

c:\temp>csc runCScode.noloop.cs
Microsoft (R) Visual C# 2010 Compiler version 4.0.30319.1
Copyright (C) Microsoft Corporation. All rights reserved.


c:\temp>runCScode.noloop
Answer is 144.703125.  Straight CS took 10001 ticks.

我觉得运行那段代码曾经花了这么长时间很奇怪，所以我猜想由于某种原因实际获取 DateTime 值有一些开销(我不确定为什么- 这只是一个猜测)。实际上，我很惊讶非循环会在任何时候发生，因为我猜想编译器会将整个事情归结为将一个常量值移动到 result 中。因此，我在 tick1 初始化之后添加了以下行:

tick1 = DateTime.Now.Ticks;

是的，没错 - 我刚刚用 DateTime.Now.Ticks 重新加载了 tick1。

然后我再次运行测试:

c:\temp>runCScode.noloop
Answer is 144.703125.  Straight CS took 0 ticks.

(注意:公平地说，大约有三分之一的时间我运行的基准测试没有重新加载 tick1 我的计数为 0。但大多数运行的计数为 10000 +/-1。重新加载 tick1 的版本总是报告计数为 0 ticks)。

也就是说，正如一些人在评论中指出的那样，没有人期望 C 在所有方面都比 C# 快得多，而且对于调用 C 函数的小操作，P/Invoke 和参数/结果编码。您还将失去抖动执行优化的机会。所以，我认为最重要的是不要担心在 .NET 应用程序中使用 C 来提高性能，除非你有一个需要更快的领域并且你有理由相信原生 C 或 C++ 可以为你提供一些东西无法从 C#(或 C++/CLI)获取。

这个原因不会是一些浮点运算。

最后，我认为应该说调用 C 或 C++ DLL 的主要原因之一不一定是为了性能。这是因为您要使用的 native DLL 中存在一个库(甚至单个 API)，而该功能在 .NET 类中不可用。