Question

我正在研究开发一种应用程序，该应用程序将以每秒约2000行（帧）的速度处理来自线扫描相机的数据。对于这个实时应用程序，我觉得C / C ++是要走的路。（这是我的感觉，其他人会同意托管代码不适合这项任务。）

但是，我已经完成了非常小MFC或任何其他C ++ GUI。不过，我真的很想做C＃GUI。

所以我很自然地用C / C ++编写数据密集型代码，用C＃编写GUI。 GUI将用于设置/校准/在线监控（并可能通过UDP输出数据，因为它在C＃中更容易。

首先，我想看看是否有人同意这是可行的方法。根据我的编程经验（擅长低级C算法和高级C＃GUI设计），感觉恰到好处。

其次，我不确定正确的方法。我只是在VS2005中汇总了一个解决方案，它从C＃应用程序中调用了一些（extern“C”）DLL函数。为了确保我能做到这一点，我写了DLL中的一些全局变量，并从中读取：

test.h

int globaldata;
extern "C" __declspec(dllexport) void set(int);
extern "C" __declspec(dllexport) int  get();

TEST.CPP

extern int data=0;
__declspec(dllexport) void set(int num) {
    data = num;
}

__declspec(dllexport) int get() {
    return data;
}

test.cs中

[DllImport("test")]
private static extern void set(int num);

[DllImport("test")]
private static extern int get();

致电get()和set()正常工作（get()会返回我传递给set()的号码。）

现在，我知道您也可以导出C ++类，但它是否必须进行管理？这是如何运作的？我是以正确的方式来做这件事吗？

感谢您的帮助！

*** EDIT ***

首先，谢谢你到目前为止您的精彩答案！我总是对Stack Overflow印象深刻......

我想我应该注意的一件事，不一定是原始速度（这可以是原型和基准）。让我更关心的一件事是垃圾收集器的非确定性行为。该应用程序在执行垃圾收集时不能容忍500ms的延迟。

我完全用于编码并在纯C＃中尝试此操作，但如果我提前知道GC和任何其他非确定性.NET行为（？）会导致问题，我认为我的时间会更好用C / C ++编写代码并找出最佳的C＃接口。

Answer 1

没有理由不能完全用C＃编写高性能代码。

Performance (C# Programming Guide)
Rico Mariani's Performance Blog（一个很好的资源）
Tuning .NET Application Performance

关于相同/类似主题的问题：

其他文章：

Answer 2

在我看来，你的解决方案是合理的：

尽管C＃速度很快，但它永远无法与编写良好的非托管C / C ++竞争，我自己制作了高性能的应用程序，证明了这一点超出了人们在发布这类陈述时总是发布的小例子
MFC或ATL UI编程繁琐而缓慢，C＃是这里的方式，我永远不会再做MFC / ATL UI编程，除非被迫

你的解决方案，如果你还没有想到它，被称为“混合模式”，这基本上意味着你在同一个项目中结合托管（C＃）和非托管（C / C ++）代码，它通常是让VS项目正常运行有点麻烦（LNK2020错误......）..但是当你找到合适的设置时它应该可以正常工作。

唯一不好的是，混合模式程序集必须以完全信任方式运行，如果可以，那么我想你知道该怎么做。

您可能想要了解的另一件事是名为SWIG的开源项目。 SWIG接受你的C / C ++代码并用它创建一个.NET程序集，我在我的TM++开源项目中自己使用它。有关SWIG http://www.swig.org/的更多信息，请参见此处。

Answer 3

对于实时应用程序：我推荐使用C ++，根据使用的框架，你将更灵活地进行内存管理，更快，甚至是多平台...！

关于框架和GUI，我建议您查看Qt。 Qt是一个很好的C ++软件开发框架。

我想这是你问题的解决方案！

Answer 4

您需要做的第一件事是测试您的假设。你的性能限制是什么？您期望托管应用程序的硬件类型是什么？在C＃中编写一个小程序来处理核心问题并测量其运行速度。

只有掌握了事实，才能决定是否在托管解决方案上使用C / C ++。

与其他评论过的人一起，我怀疑C＃/托管解决方案会做得很好，特别是如果你使用.NET Parallel Extensions。

如果你最终进入C / C ++路由，那么有两个选项可以互换，即pInvoke和COM interop。我不相信有一种直接从.NET访问非托管C ++类的简洁方法;为此，您必须考虑implementing a managed/unmanaged C++ assembly。

Answer 5

虽然用CCD相机代替线扫描相机，但我的公司做的非常相似。我们使用C＃进行GUI，网络通信，高级“管道”和低级算法的C ++ / CLI。它运作得很好。你永远无法编写一个真正的实时系统，保证在Windows上有最长的响应时间，但根据我的经验，GC将是你在这里遇到的最少的问题。首先，GC只在你分配内存时运行; C / C ++中的malloc / new也是如此，它们也需要时间（想想内存碎片）。根据我们已经完成的测量，一个完整的GC需要10-50ms，并且在此期间不会成功停止其他线程（除非他们尝试分配管理内存，我认为），这对我们来说没问题。但是我不确定这些数字是否可以推广到任何类型的应用程序，你可能应该自己进行分析以确定。

如果您害怕GUI可能会破坏您的实时约束，您可以考虑将实际的图像处理放入一个单独的进程中，并使用管道/套接字与GUI进行通信。或者至少在设计系统时要记住这个选项，所以如果你真的遇到了不可预见的性能问题，那么你将它作为最坏的选择。

您的第二个问题是您是否应该使用C ++或C＃作为实际算法。就个人而言，当我编写复杂的图像处理算法时，我觉得在C ++中更容易理解。我认为该语言更适合于该任务，并且C / C ++的数字库比C＃要多得多。但这可能是个人偏好的问题。从性能的角度来看，C ++的优势在于C ++内联器优于.NET JIT内联器（即它可以内联更多的小函数调用）。

如果您选择使用C ++，我建议使用C ++ / CLI：这样，您可以编写编译为托管代码的C ++类。 C ++优化器将优化它们，只有.NET JIT才能完成本机代码的最后一个编译步骤。最大的优点是您可以直接从C ++ / CLI访问.NET类，并且可以轻松地在C ++ / CLI中创建可以从C＃访问的托管类。您不需要在围栅的两侧编写包装代码。（C ++ / CLI有点笨重，因为它包含用于托管和非托管编程的语言结构，但如果您已经熟悉非托管C ++和C＃，那么理解它可能不会有任何问题。）

Answer 6

对于C ++，您使用C ++ / CLI - 实际上并没有那么糟糕。它比旧的托管扩展程序好很多。

评论表现。这真的取决于。你的C ++代码和C＃代码之间会有多少来回？你是否有一个后台线程用C ++收集数据并定期将其发送到C＃代码？如果您要与设备连接，是否会使用串口，USB，某些API？

Answer 7

我同意Mitch 100％。

如果在调查他的资源之后，你仍然觉得你需要使用一些非托管代码，你可以用C ++编写一个“业务”层（或者在这种情况下，实际上是一个功能层）并用C＃编写你的UI。使用COM Interop从C＃/托管代码调用非托管代码。

但是，我的感觉是你不需要这样做。

Answer 8

您选择的语言不会对性能产生太大影响（比如说您可以将速度提高5/10％）。最重要的是您将使用的算法，如何处理数据，分析您的应用程序等......（性能可能会以10倍的比例变化）。

Answer 9

我用C ++ .NET完成了它

由于C ++ .NET和C＃都是托管的，我不明白为什么不能这样做。关键是你将如何做到这一点。

我的扫描仪最高可达3000行/秒，但关键策略是一次显示32行的块。我没有很难的实时要求，所以有时我可能会有点落后。如果实时对您非常重要，您应该考虑切换平台。

有一个名为“InTime OS”的实时Windows解决方案，但使用它真的很痛苦。

您可以拥有的另一种方法是将硬实时分离到单独的dll或库中，让C＃以自己的速度显示它的内容。实际上，用户永远无法判断您的界面是否具有2000 fps或500 fps

Answer 10

我有本机C / C ++和C＃极低延迟系统的经验。

在C / C ++中，确定性malloc方法中80％的处理器时间丢失，但本机代码比msil代码快10倍
在C＃内存分配更快，因为它是一个异步过程

您的选择必须通过以下比率来完成：处理时间/ malloc编号

如此粒度!!!

C / C ++的解决方案是在内存中预分配所有缓冲区（如果需要，使用预取L2 / L3缓存）

C＃的解决方案是最小化P-Invoke转换机制

祝贺你的项目，保罗

Answer 11

前端wpf和c ++后端（pinvoke）很快，但是当您在线程上执行GUI工作时，您的GUI线程也不会被您的后台代码阻止。当你这样做时，你的程序看起来会更快，更轻。

Answer 12

为何选择Windows？与任何unixes相比，它具有可怕的内存性能和更糟糕的网络。专门捕获线传感器意味着您需要一个设备来处理原始输入。考虑首先使用正确的操作系统，这将大大降低您必须处理的其他压力（我对线扫描仪技术非常熟悉）。

快速C ++程序，C＃GUI，可能吗？

12 个答案: