Question

我正在寻找最有效/直接的方式来完成这个简单的C / C ++操作：

void ReadData(FILE *f, uint16 *buf, int startsamp, int nsamps)
{
   fseek(f, startsamp*sizeof(uint16), SEEK_SET);
   fread(buf, sizeof(uint16), nsamps, f);
}

在C＃/ .NET中。（为了清晰起见，我忽略了返回值 - 生产代码会检查它们。）具体来说，我需要读取许多（可能是10到100的数百万）2字节（16位）“ushort”整数数据样本（固定格式），不需要解析）以二进制形式存储在磁盘文件中。关于C方式的好处是它将样本直接读入“uint16 *”缓冲区，没有CPU参与，也没有复制。是的，它可能是“不安全的”，因为它使用void *指针指向未知大小的缓冲区，但似乎应该有一个“安全的”.NET替代方案。

在C＃中实现这一目标的最佳方法是什么？我环顾四周，发现了一些提示（“使用FieldOffset的”工会“，使用指针编组的”不安全“代码，编组），但似乎没有一个适用于这种情况，没有使用某种复制/转换。我想避免使用BinaryReader.ReadUInt16（），因为这非常慢并且CPU密集。在我的机器上，带有ReadUInt16（）的for（）循环与使用单个Read（）直接读入byte []数组之间的速度差异约为25倍。使用非阻塞I / O（在等待磁盘I / O时重叠“有用”处理），该比率可能更高。

理想情况下，我想简单地“伪装”一个ushort []数组作为byte []数组，这样我就可以用Read（）直接填充它，或者以某种方式让Read（）直接填充ushort []数组： / p>

// DOES NOT WORK!!
public void GetData(FileStream f, ushort [] buf, int startsamp, int nsamps)
{
    f.Position = startsamp*sizeof(ushort);
    f.Read(buf, 0, nsamps);
}

但是没有Read（）方法接受一个ushort []数组，只有一个byte []数组。

这可以直接在C＃中完成，还是需要使用非托管代码或第三方库，还是必须采用CPU密集型逐个样本转换？虽然“安全”是首选，但我可以使用“不安全”的代码，或使用Marshal的一些技巧，我还没想到它。

感谢任何指导！

[UPDATE]

我想按照dtb的建议添加一些代码，因为似乎有很少的ReadArray实例。这是一个非常简单的，没有显示错误检查。

public void ReadMap(string fname, short [] data, int startsamp, int nsamps)
{
    var mmf = MemoryMappedFile.CreateFromFile(fname);
    var mmacc = mmf.CreateViewAccessor();

    mmacc.ReadArray(startsamp*sizeof(short), data, 0, nsamps);
}

数据被安全地转储到您传递的数组中。您还可以为更复杂的类型指定类型。它似乎能够自己推断出简单类型，但是使用类型说明符，它看起来像这样：

    mmacc.ReadArray<short>(startsamp*sizeof(short), data, 0, nsamps);

[UPATE2]

我想按照Ben的获胜答案添加代码，以“裸骨”形式（类似于上面的内容）进行比较。此代码经过编译和测试，可以正常运行。我直接在DllImport中使用了SafeFileHandle类型（而不是更常用的IntPtr）来简化操作。

[DllImport("kernel32.dll", SetLastError=true)]
[return:MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]
static extern bool ReadFile(SafeFileHandle handle, IntPtr buffer, uint numBytesToRead, out uint numBytesRead, IntPtr overlapped);

[DllImport("kernel32.dll", SetLastError=true)]
[return:MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]
static extern bool SetFilePointerEx(SafeFileHandle hFile, long liDistanceToMove, out long lpNewFilePointer, uint dwMoveMethod);

unsafe void ReadPINV(FileStream f, short[] buffer, int startsamp, int nsamps)
{
    long unused; uint BytesRead;
    SafeFileHandle nativeHandle = f.SafeFileHandle; // clears Position property
    SetFilePointerEx(nativeHandle, startsamp*sizeof(short), out unused, 0);

    fixed(short* pFirst = &buffer[0])
        ReadFile(nativeHandle, (IntPtr)pFirst, (uint)nsamps*sizeof(short), out BytesRead, IntPtr.Zero);
}

Answer 1

您可以使用MemoryMappedFile。在对内存映射文件后，您可以创建一个提供MemoryMappedViewAccessor方法的视图（即ReadArray<T>）。此方法可以从文件中读取结构而不进行编组，并且它适用于基本类型ushort。

Answer 2

~~dtb's answer是一种更好的方法~~（实际上，它也必须复制数据，没有增益），但我只想指出从中提取ushort值您应该使用BitConverter而不是BinaryReader

的字节数组

编辑：p /调用ReadFile的示例代码：

[DllImport("kernel32.dll", SetLastError=true)]
[return:MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]
static extern bool ReadFile(IntPtr handle, IntPtr buffer, uint numBytesToRead, out uint numBytesRead, IntPtr overlapped);

[DllImport("kernel32.dll", SetLastError=true)]
[return:MarshalAs(UnmanagedType.Bool)]
static extern bool SetFilePointerEx(IntPtr hFile, long liDistanceToMove, out long lpNewFilePointer, uint dwMoveMethod);

unsafe bool read(FileStream fs, ushort[] buffer, int offset, int count)
{
  if (null == fs) throw new ArgumentNullException();
  if (null == buffer) throw new ArgumentNullException();
  if (offset < 0 || count < 0 || offset + count > buffer.Length) throw new ArgumentException();
  uint bytesToRead = 2 * count;
  if (bytesToRead < count) throw new ArgumentException(); // detect integer overflow
  long offset = fs.Position;
  SafeFileHandle nativeHandle = fs.SafeFileHandle; // clears Position property
  try {
    long unused;
    if (!SetFilePositionEx(nativeHandle, offset, out unused, 0);
    fixed (ushort* pFirst = &buffer[offset])
      if (!ReadFile(nativeHandle, new IntPtr(pFirst), bytesToRead, out bytesToRead, IntPtr.Zero)
        return false;
    if (bytesToRead < 2 * count)
      return false;
    offset += bytesToRead;
    return true;
  }
  finally {
    fs.Position = offset; // restore Position property
  }
}

Answer 3

我在游戏中可能会有点迟到......但我找到的最快的方法是使用之前答案的组合。

如果我执行以下操作：

MemoryMappedFile mmf = MemoryMappedFile.CreateFromFile(somePath);
Stream io = mmf.CreateViewStream();

int count;
byte[] byteBuffer = new byte[1024 << 2];
ushort[] dataBuffer = new ushort[buffer.Length >> 1];

while((count = io.Read(byteBuffer, 0, byteBuffer.Length)) > 0)
  Buffer.BlockCopy(buffer, 0, dataBuffer, 0, count);

这比接受的答案快了约2倍。

对我来说，unsafe方法与没有Buffer.BlockCopy的{{1}}方法相同。 MemoryMappedFile减少了一段时间。

直接在C＃中读取大型二进制文件而无需复制

3 个答案: