Какой самый эффективный способ привести структуры C ++ в C #? - PullRequest
6 голосов
/ 18 мая 2009

Я собираюсь начать читать тонны двоичных файлов, каждый из которых содержит 1000 или более записей. Новые файлы добавляются постоянно, поэтому я пишу службу Windows для мониторинга каталогов и обработки новых файлов по мере их поступления. Файлы были созданы с помощью программы на C ++. Я воссоздаю определения структуры в c # и могу нормально читать данные, но я обеспокоен тем, что то, как я это сделаю, в конечном итоге убьет мое приложение.

using (BinaryReader br = new BinaryReader(File.Open("myfile.bin", FileMode.Open)))
{
    long pos = 0L;
    long length = br.BaseStream.Length;

    CPP_STRUCT_DEF record;
    byte[] buffer = new byte[Marshal.SizeOf(typeof(CPP_STRUCT_DEF))];
    GCHandle pin;

    while (pos < length)
    {
        buffer = br.ReadBytes(buffer.Length);
        pin = GCHandle.Alloc(buffer, GCHandleType.Pinned);
        record = (CPP_STRUCT_DEF)Marshal.PtrToStructure(pin.AddrOfPinnedObject(), typeof(CPP_STRUCT_DEF));
        pin.Free();

        pos += buffer.Length;

        /* Do stuff with my record */
    }
}

Не думаю, что мне нужно использовать GCHandle, потому что я на самом деле не общаюсь с приложением C ++, все делается из управляемого кода, но я не знаю альтернативного метода.

Ответы [ 6 ]

8 голосов
/ 18 мая 2009

Использование Marshal.PtrToStructure довольно медленно. Я нашел следующую статью о CodeProject, которая сравнивает (и сравнивает) различные способы чтения двоичных данных, очень полезной:

Быстрое чтение двоичных файлов с помощью C #

6 голосов
/ 18 мая 2009

Для вашего конкретного приложения только одно даст вам окончательный ответ: профилируйте его.

Здесь говорится об уроках, которые я выучил, работая с большими решениями PInvoke. Наиболее эффективный способ сбора данных - это маршальные поля, которые могут быть разрушены. Значение CLR может просто сделать то, что составляет memcpy для перемещения данных между собственным и управляемым кодом. Проще говоря, выведите все не встроенные массивы и строки из своих структур. Если они присутствуют в собственной структуре, представьте их с помощью IntPtr и разместите значения по требованию в управляемом коде.

Я никогда не представлял разницу между использованием Marshal.PtrToStructure и наличием нативного API разыменования значения. Это, вероятно, то, что вы должны инвестировать, если PtrToStructure будет выявлено как узкое место при профилировании.

Для больших иерархий требуется по требованию, а не встраивание всей структуры в управляемый код за один раз. Я столкнулся с этой проблемой больше всего при работе с большими древовидными структурами. Маршаллинг отдельного узла очень быстрый, если он невероятно эффективен и эффективен, он работает только для того, чтобы собрать то, что вам нужно в данный момент.

3 голосов
/ 18 мая 2009

В дополнение к подробному ответу JaredPar вам не нужно использовать GCHandle, вместо этого вы можете использовать небезопасный код.

fixed(byte *pBuffer = buffer) {
     record = *((CPP_STRUCT_DEF *)pBuffer);
}  

Цель оператора GCHandle / fixed состоит в том, чтобы закрепить / исправить определенный сегмент памяти, что делает память неподвижной с точки зрения GC. Если бы память была подвижной, любое перемещение сделало бы ваши указатели недействительными.

Не уверен, какой путь быстрее.

1 голос
/ 18 мая 2009

Это может выходить за пределы вашего вопроса, но я бы хотел написать небольшую сборку в Managed C ++, которая выполняла бы fread () или что-то подобное, быстро читаемое в структурах. После того, как вы их прочитали, вы можете использовать C #, чтобы делать с ними все, что вам нужно.

0 голосов
/ 31 марта 2013

Кажется, это не имеет ничего общего ни с C ++, ни с маршаллингом. Вы знаете структуру, что еще вам нужно.

Очевидно, что вам нужен простой код, который будет читать группу байтов, представляющих одну структуру, а затем использовать BitConverter для помещения байтов в соответствующие поля C #.

0 голосов
/ 21 мая 2009

вот небольшой класс, который я создал некоторое время назад, играя со структурированными файлами. это был самый быстрый метод, который я мог понять в то время, когда стеснялся быть небезопасным (именно это я пытался заменить и поддерживать сопоставимую производительность.)

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace PersonalUse.IO {

    public sealed class RecordReader<T> : IDisposable, IEnumerable<T> where T : new() {

        const int DEFAULT_STREAM_BUFFER_SIZE = 2 << 16; // default stream buffer (64k)
        const int DEFAULT_RECORD_BUFFER_SIZE = 100; // default record buffer (100 records)

        readonly long _fileSize; // size of the underlying file
        readonly int _recordSize; // size of the record structure
        byte[] _buffer; // the buffer itself, [record buffer size] * _recordSize
        FileStream _fs;

        T[] _structBuffer;
        GCHandle _h; // handle/pinned pointer to _structBuffer 

        int _recordsInBuffer; // how many records are in the buffer
        int _bufferIndex; // the index of the current record in the buffer
        long _recordPosition; // position of the record in the file

        /// <overloads>Initializes a new instance of the <see cref="RecordReader{T}"/> class.</overloads>
        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the <see cref="RecordReader{T}"/> class.
        /// </summary>
        /// <param name="filename">filename to be read</param>
        public RecordReader(string filename) : this(filename, DEFAULT_STREAM_BUFFER_SIZE, DEFAULT_RECORD_BUFFER_SIZE) { }

        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the <see cref="RecordReader{T}"/> class.
        /// </summary>
        /// <param name="filename">filename to be read</param>
        /// <param name="streamBufferSize">buffer size for the underlying <see cref="FileStream"/>, in bytes.</param>
        public RecordReader(string filename, int streamBufferSize) : this(filename, streamBufferSize, DEFAULT_RECORD_BUFFER_SIZE) { }

        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the <see cref="RecordReader{T}"/> class.
        /// </summary>
        /// <param name="filename">filename to be read</param>
        /// <param name="streamBufferSize">buffer size for the underlying <see cref="FileStream"/>, in bytes.</param>
        /// <param name="recordBufferSize">size of record buffer, in records.</param>
        public RecordReader(string filename, int streamBufferSize, int recordBufferSize) {
            _fileSize = new FileInfo(filename).Length;
            _recordSize = Marshal.SizeOf(typeof(T));
            _buffer = new byte[recordBufferSize * _recordSize];
            _fs = new FileStream(filename, FileMode.Open, FileAccess.Read, FileShare.None, streamBufferSize, FileOptions.SequentialScan);

            _structBuffer = new T[recordBufferSize];
            _h = GCHandle.Alloc(_structBuffer, GCHandleType.Pinned);

            FillBuffer();
        }

        // fill the buffer, reset position
        void FillBuffer() {
            int bytes = _fs.Read(_buffer, 0, _buffer.Length);
            Marshal.Copy(_buffer, 0, _h.AddrOfPinnedObject(), _buffer.Length);
            _recordsInBuffer = bytes / _recordSize;
            _bufferIndex = 0;
        }

        /// <summary>
        /// Read a record
        /// </summary>
        /// <returns>a record of type T</returns>
        public T Read() {
            if(_recordsInBuffer == 0)
                return new T(); //EOF
            if(_bufferIndex < _recordsInBuffer) {
                // update positional info
                _recordPosition++;
                return _structBuffer[_bufferIndex++];
            } else {
                // refill the buffer
                FillBuffer();
                return Read();
            }
        }

        /// <summary>
        /// Advances the record position without reading.
        /// </summary>
        public void Next() {
            if(_recordsInBuffer == 0)
                return; // EOF
            else if(_bufferIndex < _recordsInBuffer) {
                _bufferIndex++;
                _recordPosition++;
            } else {
                FillBuffer();
                Next();
            }
        }

        public long FileSize {
            get { return _fileSize; }
        }

        public long FilePosition {
            get { return _recordSize * _recordPosition; }
        }

        public long RecordSize {
            get { return _recordSize; }
        }

        public long RecordPosition {
            get { return _recordPosition; }
        }

        public bool EOF {
            get { return _recordsInBuffer == 0; }
        }

        public void Close() {
            Dispose(true);
        }

        void Dispose(bool disposing) {
            try {
                if(disposing && _fs != null) {
                    _fs.Close();
                }
            } finally {
                if(_fs != null) {
                    _fs = null;
                    _buffer = null;
                    _recordPosition = 0;
                    _bufferIndex = 0;
                    _recordsInBuffer = 0;
                }
                if(_h.IsAllocated) {
                    _h.Free();
                    _structBuffer = null;
                }
            }
        }

        #region IDisposable Members

        public void Dispose() {
            Dispose(true);
        }

        #endregion

        #region IEnumerable<T> Members

        public IEnumerator<T> GetEnumerator() {
            while(_recordsInBuffer != 0) {
                yield return Read();
            }
        }

        #endregion

        #region IEnumerable Members

        System.Collections.IEnumerator System.Collections.IEnumerable.GetEnumerator() {
            return GetEnumerator();
        }

        #endregion

    } // end class

} // end namespace

использовать:

using(RecordReader<CPP_STRUCT_DEF> reader = new RecordReader<CPP_STRUCT_DEF>(path)) {
    foreach(CPP_STRUCT_DEF record in reader) {
        // do stuff
    }
}

(довольно новенький, надеюсь, это не слишком много для публикации ... просто вставил в класс, не вырубил комментарии или что-нибудь, чтобы сократить его.)

...