在.NET应用程序中，与非托管代码交互是一个常见的需求。P/Invoke（Platform Invocation Services）是实现这一需求的方式之一，它允许.NET代码调用Windows API或其他非托管代码。然而，P/Invoke调用时会有一定的性能开销。为了减少这种开销，另一种方法是使用C++/CLI创建一个托管的包装器。本文将探讨P/Invoke与C++/CLI在性能上的差异。
作者正在开发一个名为SharpGL的OpenGL包装器和场景图库。OpenGL是一个调用频繁的API，每秒可能被调用数千次。在开发过程中，作者想知道是直接使用P/Invoke调用OpenGL函数更快，还是通过C++/CLI类库暴露OpenGL函数更快。为了验证这一点，作者创建了一个名为“TraditionalAPI”的小型API，该API暴露了三个基本函数，并使用不同的方法调用这些函数。
传统API暴露了三个基本函数：
这些函数分别用于测试P/Invoke调用的开销、计算平方根以及计算两个三元组的点积。在测试函数3中，需要对托管数组进行内存固定，以便在非托管API中直接访问。
解决方案的第二部分是一个C++/CLI包装器，它包装了每个函数。通过这种方式，可以从另一个.NET应用程序中调用这些函数。以下是每个测试函数的包装器示例：
void IncrementCounter() {
// 调用非托管函数
::TA_IncrementCounter();
}
double CalculateSquareRoot(double value) {
// 调用非托管函数
return ::TA_CalculateSquareRoot(value);
}
double DotProduct(array^ threeTuple1, array^ threeTuple2) {
// 固定数组
pin_ptr p1(&threeTuple1[0]);
pin_ptr p2(&threeTuple2[0]);
// 调用非托管函数
return TA_DotProduct(p1, p2);
}
在这种情况下，需要对托管数组进行固定，以便在非托管API中直接访问它们。
解决方案的最后部分是一个C# WPF应用程序，用于运行测试。TraditionalAPI DLL可以单独运行每个测试函数，也可以多次运行每个测试函数。通过这种方式，可以比较以下内容：
以下是运行每个测试10000次和100000次的结果：
根据研究结果，C++/CLI接口的性能并没有比P/Invoke快一个数量级，这与作者的预期不符。即使在百万次函数调用的情况下，C++/CLI接口的性能也仅略高于使用P/Invoke。