使用 P/invoke 来提高性能，可行还是只是一厢情愿？

Question

这是一个我可能应该早点问的问题，但我并没有急于在 MonoTouch 中使用 p/invoke 类型的东西。

基本上我在与大量浮点运算有关的性能方面存在问题，特别是涉及最小/最大函数、向量乘法和类似的东西（基本上检测不同类型的形状是否相交）。

这些操作的原因是因为使用 C# 编写的 2D 物理引擎。

在 Windows Phone 7 和 Xbox 360 等一些平台上，物理引擎运行时没有任何问题，它会占用一些 CPU 周期，但会留下足够的时间来确保游戏以稳定的帧速率运行。

问题在于在 iPhone 上运行的 MonoTouch。看起来 MonoToch 并不是那么好，有这么多的浮点运算，iPhone（甚至 iPad 2）发现自己受到了严重的影响，物理是明显的性能瓶颈。我有profiled the performance，它归结为一组相对基本的数学函数，如I mentioned before，没有真正优化这些函数的方法，物理引擎本身写得很好，我看不到它有什么明显的地方落后，坦率地说，我怀疑它作为 2D C# 物理引擎有什么问题。

为此，我决定找到一个用 C（或 C++，如果可能）编写的物理引擎，并将其与 MonoTouch 主应用程序连接起来。我的理由是，由于 MonoTouch 中的性能问题可能与 MonoTouch 编译器无法编译 .net 代码以像 Wp7/xbox 360 JIT 编译器一样快（这是可以理解的）将事情从 monotouch 中移出这一事实有关并在本地运行它们将有助于提高性能。

所以我的想法是，我将使用 Box2D，编写一堆静态包装函数（例如 CreateWorld()、CreateBox()、GetBodyPosition(int id) 等）并通过 p/hook 所有这些调用功能并将其全部集成到我的物理包装类中，这样核心游戏逻辑将需要最少甚至不需要修改，并且我可以保持原始代码设计的完整性，但由于物理正在运行而获得性能提升原生 C.

但这让我想到，性能问题源于非常简单直接的数学函数、简单的乘法和大小比较。如果通过 p/invoke 运行函数可以提高速度，那么只需将 Vector2.Max 之类的函数重写为 C 函数并调用也可以提高性能？

然而这似乎有点牵强，如果是这样的话，Mono不会这样做吗？

所以我想我的总体问题是，从 p/invoke 调用静态链接的本机库时，性能是否比 MonoTouch 编译的等效 C# 函数更好？

Answer 1

实际上只有一种方法可以确定它是否更快：对您的案例进行基准测试。可能是您用于本机库的 c 编译器能够比 mono 的 jit 进行更多优化，也可能只是 CPU 不适合您的特定工作负载。

如果您想尝试使用本机库，请记住，您不想经常从托管调用本机代码，每次托管到本机转换都会对性能造成重大影响（影响程度取决于很多因素，但转换次数越少越好）。

也就是说，我个人的猜测是，mono jit 不能很好地处理浮点运算（以前在某些 cpu 上存在过这个问题，我现在不记得这些问题是否仍然存在也不是在哪个 cpus 上），因此您将从使用本机库中受益。

Answer 2

如果您的代码有一些关键部分，您可以尝试使用“不安全”来避免对数组访问进行自动范围检查。对于诸如 2 或 3 向量之类的短数组和简单的操作（例如范数或点积），它可能会产生影响。

简单的数学运算不应该更慢，但是如果没有分析结果，就很难判断代码的哪些部分更慢。如果原生版本大量使用 sse 或者您的托管版本无意中使用了大量装箱等，可能会导致差异。

要使 P/invoke 有用，您应该执行一些可以完成大量工作的调用，因此如果您可以在一次调用本机 dll 中更新整个状态，这可能会很有用。但我绝对不会尝试将琐碎的函数原生化。

Answer 3

除了 Rolf 的出色响应之外，您还可以考虑在构建游戏时使用 LLVM 优化。

令我惊讶的是，Windows Phone 7 的 JIT 比 Mono 的静态编译器更好