C# 不安全性能与非托管 PInvoke 调用

Question

我正在运行一个处理位图图像的应用程序。现在我正在寻找一种快速交换“Format24bppRgb”位图图像的“红色”和“蓝色”值的方法。在我的 C# 代码中，我的第一次尝试是使用不安全的代码片段：

var bmpData = bmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height),
    ImageLockMode.ReadWrite, bmp.PixelFormat);
unsafe
{
    byte* array = (byte*)bmpData.Scan0.ToPointer();
    byte temp;
    for (int x = 0; x < bmp.Width * bmp.Height * 3; x = x + 3) {
        temp = *(array + x + 2);
        *(array + x + 2) = *(array + x);
        *(array + x) = temp;
    }
}

对于我使用的位图大小，这大约需要 50-70 毫秒。现在我尝试通过 pinvoke 调用在外部库（基于 C++）中完成这项工作：

[DllImport("ByteSwitch.dll")] 
public static extern IntPtr ChangeRB(IntPtr data, int width, int height);

data = ChangeRB(bmpData.Scan0, bmp.Width, bmp.Height);

定义如下：

extern "C" __declspec(dllexport) void* ChangeRB(void* xArray, int xHeight, int xWidth);

void* ChangeRB(void* array, int height, int width)
{
    unsigned char* _array = (unsigned char*)array;
    char temp;
    for (int x = 0; x < height * width * 3; x = x + 3)
    {
        temp = _array[x + 2];
        _array[x + 2] = _array[x];
        _array[x] = temp;
    }
    return _array;
}

这个调用大约需要 1 毫秒！所以我无法在这里解释巨大的性能差异 - 或者说非托管 pinvoke 真的比“不安全”代码片段快得多？

Answer 1

性能问题不是来自互操作，也不是来自 C#，而是因为您在循环中使用了位图的Width 和Height。两者都是内部call a GDI Plus API：

public int Width {
    get {
        int width; 
 
        int status = SafeNativeMethods.Gdip.GdipGetImageWidth(new HandleRef(this, nativeImage), out width);
 
        if (status != SafeNativeMethods.Gdip.Ok)
            throw SafeNativeMethods.Gdip.StatusException(status);
 
        return width;
    }
}

请注意，您不会在 C/C++ 案例中执行此操作...您传递了预先计算的高度和宽度。因此，如果您为此更改 C# 版本：

unsafe
{
    byte* array = (byte*)bmpData.Scan0.ToPointer();
    byte temp;
    var max = bmp.Width * bmp.Height * 3;
    for (int x = 0; x < max; x = x + 3) {
        temp = *(array + x + 2);
        *(array + x + 2) = *(array + x);
        *(array + x) = temp;
    }
}

它可能在全球范围内运行得更快。您也可以使用这样的安全版本：

private static void ChangeSafe(Bitmap bmp, BitmapData bmpData)
{
    var array = bmpData.Scan0;
    byte temp;
    var max = bmp.Width * bmp.Height * 3;
    for (var x = 0; x < max; x = x + 3)
    {
        temp = Marshal.ReadByte(array + x + 2);
        Marshal.WriteByte(array + x + 2, Marshal.ReadByte(array + x));
        Marshal.WriteByte(array + x, temp);
    }
}

它稍微慢一些，但避免了不安全代码的需要。