利用C++/CLI 封装Native C++ 提升.NET web game性能

利用C++/CLI 封装Native C++ 提升.NET web game性能

   原帖：

http://www.cnblogs.com/warensoft/archive/2010/03/07/1680290.html

 

这段时间在做新项目的技术论证，其基本想法就是利用Flex调用远程WCF以及发送Socket请求，来实现远程通信，WCF负责实时性要求不高的操作，如聊天，邮件，交易，买卖等，而Socket的目的是提供实时战斗的服务。

无论是WCF，还是Socket，都会提供不少的游戏逻辑，当然，大家心里都有数，与C++相比C#在纯数值运算上慢的太多，但是提到语法简洁性，MS的数据访问组件支持，IDE的智能感知VC又相形见绌。

虽然C++/CLI不能够满足上面的各种要求，但是它却可以Native C++和C#的Adapter，来保证程序的优质性。本文的目的有两点：

         如何利用C++/CLI封装Native C++，并被C#调用

         被封装过的Native C++代码与C#代码在性能方面的对比

1. C++/CLI封装Native C++，并被C#调用

   为了方便团队开发，我们通常要将C++代码编译成DLL，以方便.NET开发人员调用，因此，我们首先来编写一个Native C++的类，并编译成DLL。过程如下：

   1. 在VS2008的VC++项目模板中，选择Win32项目中的 Win32 Project，并命名为NativeCPPDLL，如下图所示：

      

   2. 选择将其编译成DLL，如下图所示：

      

   3. 在项目中添加一个名为NativeCPP的类，基类结构如下图所示：

      

   4. NativeCPP的头文件（NativeCPP.h）代码如下：

      #pragma once

      #include "math.h"

      #ifndef GoWin_DLL_CLASS_EXPORTS

          //该类可导出

          #define GoWin_DLL_CLASS __declspec(dllexport)

      #else

          //该类可导入

          #define GoWin_DLL_CLASS __declspec(dllimport)

      #endif

         

      class GoWin_DLL_CLASS NativeCPP

      {

      public:

                    NativeCPP(void);

                    ~NativeCPP(void);

                    void Compute1();

                    void Compute2();

      }

   5. NativeCPP的CPP文件（NativeCPP.cpp）的代码如下所示：

      #include "StdAfx.h"

      #include "NativeCPP.h"

         

      NativeCPP::NativeCPP(void)

      {

      }

         

      NativeCPP::~NativeCPP(void)

      {

      }

      void NativeCPP::Compute1 ()

      {

      for(int i=0;i<100000;i++)

      {

         for(int j=0;j<i;j++)

         {

         

         }

      }

      }

      void NativeCPP::Compute2 ()

      {

      for(int i=0;i< 30000000;i++)

      {

         pow(1.05,i);//pow函数是游戏里常用的数据增长公式

      }

      }

   

1. 编译代码。
2. 在解决方案中添加一个C++/CLI的类库，将命名为CPPWrapper如下图所示：

    

   

    

3. 为CPPWrapper添加刚才编译好的DLL项目的引用，如下图所示，在该项目上点击右键，选择"Reference":

   

    

4. 在弹出的对话框中选择Add New Reference，如下图所示：

    

   

    

5. 在Projects里选择刚才建立的NativeCPPDLL项目。如下图所示:

    

   

    

6. 在CPPWrapper里添加一个头文件，内容和名称都"NativeCPP.h"一样。
7. 在CPPWrapper里添加一个名为NativeCPPWrapper的托管类，如下图所示：

   

   该类的结构与NativeCPP中的类结构完全一样，但是要在类中定义一个从DLL导入的Native C++类的指针，.h文件中的代码如下所示：

   #pragma once

   #include "NativeCPP.h"

   #define GoWin_DLL_CLASS_EXPORTS

   public ref class NativeCPPWrapper

   {

   private:

      NativeCPP*nativeCPP;//native c++类的指针

   public:

      NativeCPPWrapper(void);

   public:

      void Compute1();

      void Compute2();

   };

   

该类的CPP文件，完成就是对Native C++类的接口转换，其代码如下所示：

#include "StdAfx.h"

#include "NativeCPPWrapper.h"

   

NativeCPPWrapper::NativeCPPWrapper(void)

{

              this->nativeCPP =new NativeCPP();

}

void NativeCPPWrapper::Compute1()

{

              this->nativeCPP ->Compute1 ();

}

void NativeCPPWrapper::Compute2()

{

              this->nativeCPP ->Compute2 ();

}

1. 在C++/CLI的项目属性里，将Common Language Runtime Support设置为Common Language Runtime Support(/clr),否则的话，将无法使用非托管的Native C++。

   

    

2. 现在可以建立一个C#的项目了，只要添加CPPWrapper的引用，就可以像调用C#写的DLL一样来调用C++/CLI写的类了，如下图所示：

   

3. 如何你用的是64位的操作系统的话，直接调用会出错，这时要配置一个C#项目的编译选择，将编译的目标平台设置成"X86"。（请千万别把它读成"叉儿八六"，你是专业计算机人员，应该说的专业点，它叫"艾克思八六"）。如下图所示：

   

   

   

1. 前面对如何利用C++/CLI封装原生C++代码，并被C#所调用作了一些说明，下面通过数据对比来说明这样做的意义。
   1. 实验说明：

该实验将进行如下几组测试

编号	说明
1	利用MFC调用NativeCPP 的DLL，并分别测试NativeCpp中Compute1()以及Compute2()两个函数所需要的时间
2	利用C# WinForm调用NativeCPPWrapper（C++/CLI）来间接访问NativeCPP类中的Compute1()以及Compute2()两个函数，并检测所需要的时间。
3	利用C# WinForm直接调用C#编写的相同功能的Compute1()以及Compute2()两个函数，并检测所需要的时间。

说明：Compute1（）里只有循环，Compute2（）里包括了一个pow函数。

1. 代码略
2. 测试环境

   

3. 测试结果（Debug版本）

编号	操作	时间
1	MFC 调用NativeCPP::Compute1（）	14s
2	MFC调用NativeCPP::Compute2（）	9s
3	C#调用NativeCPPWrapper::Compute1()	14s
4	C#调用NativeCPPWrapper::Compute2()	9s
5	C#调用C#写的Compute1()	19s
6	C#调用C#写的Compute2()	3s

1. 结论

通过1、2、3、4的数据，不难发现，利用C++/CLI封装过的Native C++在性能上基本没有什么损失（但是一定要在操作密集中的代码中封装，而不是调用密集型的代码）。1、3、5三组数据可说明，在单纯的循环上，C#要比C++慢很多。

在debug模式下大量使用Pow函数的时候.net framework里提供的Math.Pow，要远远快于math.h中的pow函数，实验结果中几乎差了三倍！如果改成Release模式，C++中两函数的操作时间基本上都为0，当然C#的速度也有明显提高，但是要远远慢于C++。