dotnet 对指针转换为结构体多个不同方法的性能分析

Posted 2022-04-15 lindexi_gd

在 dotnet 里面，拿到一个指针，可以有多个不同的方法转换为结构体，本文将来告诉大家这几个方法的性能的差别

特别感谢性能优化狂魔 Stephen Toub 大佬的指导

在 WPF 框架开发中，有小伙伴 ThomasGoulet73 问 Stephen Toub 大佬关于从指针转换为结构体的性能差别，请看 https://github.com/dotnet/wpf/pull/4917#discussion_r690587610

此时 Stephen Toub 大佬给出的性能测试如下

通过 Cast 转换的性能是最佳的，但是需要用上不安全代码，使用的时候也有很多注意的事项。而采用 Marshal 的 PtrToStructure 有两个重载的方法，一个是泛型的，一个是非泛型的，测试代码如下

using BenchmarkDotNet.Attributes;
using BenchmarkDotNet.Running;
using System;
using System.Runtime.InteropServices;

[MemoryDiagnoser]
public class Program

    public static void Main(string[] args) => BenchmarkSwitcher.FromAssembly(typeof(Program).Assembly).Run(args);

    private IntPtr _ptr;

    [GlobalSetup]
    public unsafe void Setup() => _ptr = Marshal.AllocHGlobal(sizeof(MyPoint));

    [GlobalCleanup]
    public void Cleanup() => Marshal.FreeHGlobal(_ptr);

    [Benchmark]
    public unsafe MyPoint Cast() => *(MyPoint*)_ptr; // 0.0477ns

    [Benchmark]
    public MyPoint PtrToStructureGeneric() => Marshal.PtrToStructure<MyPoint>(_ptr); // 26.2864ns

    [Benchmark]
    public MyPoint PtrToStructureNonGeneric() => (MyPoint)Marshal.PtrToStructure(_ptr, typeof(MyPoint)); // 28.2225ns


[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct MyPoint

    public int X;
    public int Y;

在 Stephen Toub 大佬的建议是，虽然 Cast 方法，通过不安全代码指针转换的方法的性能足够好，如上面测试 只需 0.0477 纳秒，但是只有在类型是 blittable（可直接复制到本机结构中的类型）的时候才适合用强转的方式。否则还是需要使用 Marshal 的方法处理封送

一个有趣的事情是 PtrToStructure 的泛型的和非泛型的方法实现基本一致，如下面代码

        public static object? PtrToStructure(IntPtr ptr, Type structureType)
        
            // Ignore some code ...
            object structure = Activator.CreateInstance(structureType, nonPublic: true)!;
            PtrToStructureHelper(ptr, structure, allowValueClasses: true);
            return structure;
        

        public static T? PtrToStructure<T>(IntPtr ptr)
        
            // Ignore some code ...
            object structure = Activator.CreateInstance(structureType, nonPublic: true)!;
            PtrToStructureHelper(ptr, structure, allowValueClasses: true);
            return (T)structure;
        

可以看到泛型的版本其实就是强转一下返回而已

我搭建了自己的博客 https://blog.lindexi.com/ 欢迎大家访问，里面有很多新的博客。只有在我看到博客写成熟之后才会放在csdn或博客园，但是一旦发布了就不再更新

如果在博客看到有任何不懂的，欢迎交流，我搭建了 dotnet 职业技术学院 欢迎大家加入

如有不方便在博客评论的问题，可以加我 QQ 2844808902 交流

本作品采用知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际许可协议进行许可。欢迎转载、使用、重新发布，但务必保留文章署名林德熙(包含链接:http://blog.csdn.net/lindexi_gd )，不得用于商业目的，基于本文修改后的作品务必以相同的许可发布。如有任何疑问，请与我联系。

以上是关于dotnet 对指针转换为结构体多个不同方法的性能分析的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

C语言 NULL赋结构体指针变量

第三次作业

C语言函数怎么像python那样返回多个值？（三种方法：1设置全局变量 2传递指针 3使用结构体返回不同类型的数据）

C结构体的认识以及运用

Visual Studio 调试中将结构体指针转换为结构体数组查看

c和c++中，对结构体进行强制类型转换！