使用P/invoke来提高性能，可行还是空想？

Question

使用P/invoke来提高性能，可行还是空想？

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这是一个我可能应该早点问的问题，但在急于使用MonoTouch中的p/invoke类型功能时没有问出来。基本上，我遇到了与大量浮点运算有关的性能问题，特别是涉及min/max函数、向量乘法和类似的东西（基本上是检测不同形状是否相交）。这些操作的原因是因为使用了C#编写的2D物理引擎。在某些平台上，如Windows Phone 7和Xbox 360，物理引擎可以无缝运行，它会占用一些CPU周期，但留下足够的资源来确保游戏以稳定的帧速率运行。

问题出现在运行在iPhone上的MonoTouch。看起来MonoToch在处理如此多的浮点运算时并不那么出色，而iPhone（甚至是iPad 2）发现自己受到严重影响，物理学成为明显的性能瓶颈。我已经分析了性能，结果表明一组相对基本的数学函数就像我之前提到的一样，没有真正优化这些函数的方法，物理引擎本身编写得非常好，我看不出它有任何明显的滞后，并且坦率地说，我怀疑这是否是一个2D C#物理引擎有问题。

为此，我决定找到一个用C（或如果可能的话用C++）编写的物理引擎，并将其与主要的MonoTouch应用程序连接起来。我的理由是，由于MonoTouch编译器不能像Wp7/xbox 360 JIT编译器那样将.net代码编译为运行速度很快的代码（这是可以理解的），将东西移出MonoTouch并以本地方式运行将有助于提高性能。

所以我的想法是使用Box2D，编写一堆静态包装函数（例如CreateWorld()，CreateBox()，GetBodyPosition(int id)等），并通过p/invoke功能将所有内容挂钩到我的物理包装类中，这样核心游戏逻辑将需要最少或不需要修改，并且我可以保持原始代码设计的完整性，但由于物理运行在本机C中，还可以获得性能提升。

但这让我想到，性能问题源于非常简单和直接的数学函数，如简单的乘法和大小比较。如果通过p/invoke运行函数会提高速度，那么像Vector2.Max这样的函数重新编写为C函数并调用是否也会提高性能呢？

然而，这似乎有些牵强，如果是这样，Mono难道不会自动执行吗？

所以我总的问题是，当从p/invoke调用时，静态链接的本机库是否比由MonoTouch编译的等效C#函数执行得更好？

- meds

3个回答

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如果你的代码中有一些关键部分，你可以尝试使用"unsafe"来避免数组访问的自动范围检查。对于像2或3向量这样的短数组和简单操作（如norm或点积），它可能会产生影响。

简单的数学运算不应该更慢，但是很难确定哪些代码部分更慢，需要通过分析结果来确定。如果本地版本大量使用sse或者你的托管版本无意中使用了大量的装箱等，那么可能会导致差异。

为了使P/invoke有用，您应该进行少量调用并处理大量工作，因此如果您可以在一次调用本地dll时更新整个状态，那么它可能很有用。但我绝对不会尝试将微不足道的函数变成本地函数。

- Anders Forsgren

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除了Rolf的出色回答，您可能考虑在构建游戏时使用LLVM优化。

我发现令人惊讶的是，Windows Phone 7拥有比Mono的静态编译器更好的JIT。

- miguel.de.icaza

我确实使用LLVM编译，但遗憾的是改进并不明显。你认为WP7硬件可能比iPhone4硬件更强大，因此在相同的代码上WP7可以更好地管理帧率吗？它们都有1ghz处理器，但来自不同的供应商。尽管如此，iPad 2的规格必须比WP7更好，但仍然在游戏中出现延迟，并且提供的帧率比WP7设备更低... - meds

我很想看看你的代码为什么运行缓慢，我们可以使用分析器来查看它。 - miguel.de.icaza

我很乐意让你查看代码，请给我发电子邮件至jabberworx@gmail.com，我会把项目发送给你。 - meds

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原文链接

- Rolf Bjarne Kvinge · Accepted Answer

只有一种方法可以确定它是否更快：基准测试您的情况。可能您用于本地库的c编译器能够优化超过mono的jit，或者仅仅是cpu不适合特定工作负载。

如果您想尝试使用本地库，请记住您不想经常从托管调用本机代码，对于每个托管到本机转换都会产生显着的性能损失（这种影响的严重程度取决于很多因素，但较少的转换总是更好）。

话虽如此，我个人猜测是mono jit处理浮点运算的能力不如其应该（之前在某些cpu上存在此问题，现在是否还存在以及在哪些cpu上存在我不记得了），因此您将受益于使用本地库。