从 C# 到 C++ 并返回的数组，没有不安全的代码 [重复]

Posted 2023-04-13

【中文标题】从 C# 到 C++ 并返回的数组，没有不安全的代码 [重复]

【英文标题】：Array from C# to C++ and back, without unsafe code [duplicate]

【发布时间】：2018-07-05 16:40:32

【问题描述】：

我知道这个问题已经被问过并且可能被认为是重复的，但在阅读了其他答案后，我仍然很困惑，不明白那里提供的解释。

如果有人能提供示例代码 和一些解释，我将不胜感激。

我正在处理以下任务： 我在 Unity 中有一个纹理/纹理（无法从驱动器加载，动态生成），我将其转换为数组。它可以是 int、byte 或 float 的数组。

目前，我在 C# 中进行对象检测，但我想让它更快。因此，我想做以下事情。 访问 C++ 代码（从 dll，我刚刚开始使用 C++ 的旅程）并运行一个方法，该方法将获取我的输入数组，进行计算并将新数组（旧的未修改）返回到 C# 代码。

或者，我可以输入两个数组（首选），其中一个被修改。 输出数组不必每次都创建，它可以被覆盖。 我不能在 C# 中使用不安全代码，因为这是出于资产目的（兼容性问题）。

样机代码

C#
create arrays aOne,aTwo;
SomeC++Method(aOne,ref aTwo)
or 
aTwo = SomeC++Method(aOne,aTwo)
or 
aTwo = SomeC++Method(aOne) // variant where aTwo is created in C++

SomeC++MethodToDeAllocateMemory() //so there is no memory leak

C++
SomeC++Method(aOne,aTwo)
  for (xyz)
   do someting
  return modified aTwo
SomeC++MethodToDeAllocateMemory()
  release memory

我在这里找到了这个问题的答案： Updating a C# array inside C++ without Marshal.Copy or Unsafe

示例解决方案：

c++ 代码：

extern "C" __declspec(dllexport) bool PopulateArray(float* floats, int length)

    for (int i = 0; i < length; ++i)
    
        floats[i] = i;
    

    return true;

C# 代码

using UnityEngine;
using System.Runtime.InteropServices;

public class Test : MonoBehaviour 

    [DllImport("ArrayFilling", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
    public static extern bool PopulateArray([MarshalAs(UnmanagedType.LPArray, SizeParamIndex = 1)] float[] floats, int length);

    int length = 4000000; //corresponds to 2000x2000 texture of grayscale values

    void Start()
    
        //create new array
        float[] floats = new float[length];

        //used for speed test
        System.Diagnostics.Stopwatch sw = new System.Diagnostics.Stopwatch();

        //check internal method speed
        sw.Start();
        //floats array gets update here
        Populate(ref floats);
        sw.Stop();
        Debug.Log("internal: " + sw.ElapsedMilliseconds);
        sw.Reset();

        //check external method speed
        sw.Start();
        //floats array gets updated here
        PopulateArray(floats, length);
        sw.Stop();
        Debug.Log("external: " +sw.ElapsedMilliseconds);

    

    void Populate(ref float[] floats)
    
        for (int i = 0,n = length; i<n;i++)
        
            floats[i] = i;
        
    

关于速度： -外部方法 (DLL) - 5 毫秒 - 内部方法（无效填充） - 23 毫秒

【问题讨论】：

这可能吗？我想您可以通过两种语言/应用程序创建的 Web 服务发送数据。

你可以使用 C++/CLI -> ***.com/questions/5655936/…

@FarhanQasim 这看起来像是在尝试提高内存数据的数字处理性能；使用 Web 服务将是实现这一点的最糟糕的方法，除非 Web 服务可以访问更强大的处理引擎（例如：多个 GPU，或者将 Web 服务作为通往服务器集群的网关可以分片数据）

副本中的第一个链接显示了如何将数组从 C# 传递到 C++。第二个链接显示了如何做相反的事情。您必须在收到从 C++ 返回到 C# 的数组后释放它。您必须固定阵列，否则您的插件有时会导致 Unity 崩溃而有时会工作。此外，您将创建和销毁速度较慢的数组。这就是为什么人们决定将数组从 C# 传递到 C++ 以进行修改。我建议您阅读 this 帖子，因为它描述了您在此问题中提到的大多数内容的解决方案。

@richej CLI 并非与每个平台都兼容。 OP 应该用纯 C 或 C++ 编写插件。

【参考方案1】：

.NET 和 C++ 之间的 P/Invoke 支持非常好。通常它相当于使用[DllImport] 声明一些extern 方法来告诉运行时在哪里可以找到外部dll。传递数组时，关键问题是谁在分配它们。如果 C# 代码正在分配它们，那么您通常可以将它们传入 - 例如这里：https://***.com/a/5709048/23354。如果 C++ 代码正在分配它们，那么您的 C# 代码将需要在指针中进行对话，这意味着 unsafe，您不允许这样做（来自问题）。所以如果可能的话：让 C# 代码拥有数组。

如果数组不完全匹配任何可用调用 - 或者您需要对数组应用偏移量 - 那么您可以声明 extern 方法以采用 IntPtr 或一些 int* 等，但是你回到unsafe 登陆这里。您将使用fixed 将引用转换为指针，即fixed(int* ptr = arr) SomeExternalCall(ptr + offset, arr.Length - offset); 。但如果可能的话，使用简单的“传递数组”方法会更简单。

请注意，如果方法不是同步的 - 即如果 C++ 代码将保持指针一段时间 - 那么您将需要通过 GCHandle 手动固定数组。 P/Invoke 代码知道在单个 extern 调用期间固定一个数组（就像在上面的示例中 fixed 会做的那样），但它不能保证在之后不移动它 该调用已完成 - 这将使 C++ 代码持有的指针不可靠。 GCHandle 解决了这个问题，方法是在您需要的任何时间段内将对象固定到位。

不过，坦率地说； C# 在处理数据方面还不错 - 即使使用 100% 安全的代码。如果您的 C++ 实现尚未编写，我建议您首先尝试的是：简单地改进 C# 实现以提高效率。

【讨论】：

嗨，马克，谢谢你的回答。我正在阅读有关编组的信息，但这令人困惑。我已经在 C# 中用我的算法摸索了。改进它的唯一方法（据我所知）是使用不安全的代码（我不能）。该算法相对简单（在数组中查找点，相应地更新其他数组）。问题是图像尺寸很大，因此您可以通过数组的速度成为瓶颈。 Unsafe 会改进它，因为我可以在裸内存上工作，但不能使用它，所以我想到了 C++。看起来程序员找到我的主题就是答案。

关于“简单地改进 C# 实现以提高效率。” - 我已经花费了大量时间优化它，这是下一步可能会提供更好的结果。在用“舒适”的答案束缚自己之前，我想探索所有可能性。