作为 UnmanagedFunctionPointer 传递给 C 的函数在哪里执行？

Question

在 C 中，有一个函数接受指向函数的指针来执行比较：

[DllImport("mylibrary.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]
private static extern int set_compare(IntPtr id, MarshalAs(UnmanagedType.FunctionPtr)]CompareFunction cmp);

在 C# 中，将委托传递给 C 函数：

[UnmanagedFunctionPointer(CallingConvention.Cdecl)]
delegate int CompareFunction(ref IntPtr left, ref IntPtr right);

目前，我在泛型类的构造函数中接受 Func<T,T,int> comparer 并将其转换为委托。 “mylibrary.dll”拥有数据，托管C#库知道如何将指针转换为T，然后比较Ts。

//.in ctor 
CompareFunction cmpFunc = (ref IntPtr left, ref IntPtr  right) => {
                    var l = GenericFromPointer<T>(left);
                    var r = GenericFromPointer<T>(right);
                    return comparer(l, r);
                };

我还可以选择用 C 语言为 90% 以上的情况下使用的最重要的数据类型编写一个 CompareFunction，但我希望避免修改本机库。

问题是，当使用 P/Invoke 设置比较函数时，从 C 代码对该函数的每次后续调用都会产生编组开销，还是从 C 调用委托就好像它最初是用 C 编写的一样？

我想，在编译时，委托是内存中的一系列机器指令，但不明白 C 代码是否/为什么需要要求 .NET 进行实际比较，而不是仅仅执行这些指令?

我最感兴趣的是更好地了解互操作的工作原理。但是，此委托用于对大数据集进行二分搜索，如果每个后续调用作为单个 P/Invoke 都有一些开销，那么在原生 C 中重写比较器可能是一个不错的选择。

Answer 1

我想，在编译时，委托是内存中的一系列机器指令，但不明白 C 代码是否/为什么需要要求 .NET 进行实际比较，而不是仅仅执行这些指令?

我猜您对 .NET 的工作原理有些困惑。 C 不要求 .NET 执行代码。

首先，您的 lambda 被转换为编译器生成的类实例（因为您正在关闭 comparer 变量），然后使用该类方法的委托。它是一个实例方法，因为您的 lambda 是一个闭包。

委托类似于函数指针。所以，就像你说的，它指向可执行代码。这段代码是从 C 源代码还是从 .NET 源代码生成的都无关紧要此时。

当这开始变得重要时，它是在互操作情况下。 P/Invoke 不会将您的委托按原样作为指向 C 代码的函数指针传递。它会将函数指针传递给调用委托的 thunk。 Visual Studio 会将其显示为 [Native to Managed Transition] 堆栈框架。出于不同的原因需要这样做，例如编组或传递其他参数（例如支持您的 lambda 的类的实例）。

至于性能方面的考虑，MSDN 是这么说的，很明显：

重击。无论使用何种互操作性技术，每次托管函数调用本机函数时都需要特殊的转换序列（称为 thunk），反之亦然。由于 thunking 会增加托管代码和本机代码之间互操作所需的总时间，这些转换的累积会对性能产生负面影响。

因此，如果您的代码需要在托管代码和本机代码之间进行大量转换，则应尽可能通过在 C 端进行比较来获得更好的性能，从而避免转换。