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编写 .NET 与非托管资源互操作的绑定代码

TL;DR

建议使用 ClangSharpPInvokeGenerator 生成 P/Invoke 绑定代码。在需要人工介入的情况下可以参照本文前半部分介绍绑定技巧的部分进行修改。生成绑定后仍然建议对其二次封装使之更符合 .NET 的使用习惯。

展示

我在 OptimeGBA.io 中手写了 libvpx 的绑定,而用 ClangSharpPInvokeGenerator 生成了 libopenh264 的绑定,供各位对比绑定生成的质量。此外,这两个库的二次封装也可作为案例参考如何将 .NET 与非托管资源的互操作体验更加原生。

运行效果可以在此体验:https://aws.martincl2.me/OptimeGBA.io/。部署的版本使用了 h264 编码。

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在 .NET Core 3.0 中实现 JIT 编译的 JSON 序列化,及一些心得与随想

源码:https://github.com/Martin1994/JsonJitSerializer

NuGet:https://www.nuget.org/packages/MartinCl2.Text.Json.Serialization/

简介:Just-in-time 编译的 JSON 序列化

.NET Core 3.0 即将正式发布,其中一项令人振奋的功能是 corefx 集成了一个 JSON 库用来替代 JSON.NET,目前我按照 namespace 称这套库为 System.Text.Json。

这一套 JSON 库吸取了一部分 JSON.NET 的教训,将 API 的功能尽可能分离。例如它除了提供了 Object 与 String/Stream 之间的序列化与反序列化的高层 API 之外,还提供了逐 token 读写的底层 API。这为第三方开发者实现自己的 JSON 库提供了极大的方便。

了解到这一点后我意识到可以用这套底层 API(具体来说是 Utf8JsonWriter)来实现一个 just-in-time 编译(本质上其实是 IL generation)的 JSON 序列化库。

为何 JSON 序列化可以从 JIT 中受益呢?

System.Text.Json 实现 JSON 序列化的步骤是:

  1. 利用反射读出需要序列化的 class 的结构;
  2. 缓存每个需要序列化的 property,包括其名字(用 UTF-8 存储)、getter method 以及对应的 converter;
  3. 每次需要序列化的时候逐条读取这个结构化的缓存并利用 Utf8JsonWriter 序列化为 JSON stream。

可以注意到步骤 2 到 3 其实有点类似于解释执行的脚本语言。既然是解释执行,那自然可以有其对应的 JIT 优化,将解释的内容直接编译成可执行的代码。这样可以省去一些存取的开销和动态类型检查的开销。具体可以减小多少开销可以参照 benchmark 的结果:

Method Mean StdDev Median Min Max Gen 0/1k Op Gen 1/1k Op Allocated Memory/Op
System.Text.Json_Async 592.6 ns 1.3711 ns 592.6 ns 590.9 ns 594.8 ns 0.0471 304 B
MartinCl2.Text.Json_Async 346.0 ns 1.6620 ns 345.4 ns 344.4 ns 349.2 ns 0.0239 152 B

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Lambert W function 数值计算

由于一些很蠢的原因,我写了一份完全用不着的用于计算 Lambert W function 的 C# 代码. 具体原理是很粗暴的牛顿法求解,但有几个特别处理的地方:

首先是估算. W0比较好处理,其实随便给个初始值就好,我这里选择了偏移后的 ex. 而 W-1 则比较特殊,首先在 x < -2 的部分变成了 concave 的,而且越往左斜率越小,所以一律从 x = -2 开始尝试;而在 -2 < x < -1 的区间内其实也是随便给个初始值就好,我这里选择了偏移后的 cos 函数.

其次是精度处理. 通过 log2x 做差可以求出二进制下的有效数位,然而当 y 值较大的时候其实并不能把完整的 52 位双精度浮点数的小数部分求完整,大概只能求到 47 位左右,所以这里我保守选择了 42 位有效数字.

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.NET Core 调用 native library 的 project.json 写法

太长不看版:

一点废话:最近在用 ASP.NET Core 练手,想把去年 CS246 (C++) 的期末大作业做个 web interface. 当时选做了国际象棋,整个 C++ 代码从设计到完成,还附带一个不带 WebSocket 的用 ASP.NET Core beta5 (当时还叫 ASP.NET 5) 写的简易 web interface 作为附加分,一共也就用了 50 小时 (虽然忘记做王车移位时不能被将的判断了) 其中还有至少 4 小时花在了将 还处在 beta 的 ASP.NET Core 部署在 Amazon Linux 上. 而现在,我花在这个 web interface 上的时间可能都超过 100 小时了,看来核心业务逻辑果然是只占有非常少的比例啊…

这次要说的是,如果 C# 中要调用 native library,也就是要用 DllImport,那在 project.json 中应该如何导出这个 dll. 撰写此文的时候是 2016/09/10 版本是 .NET Core 1.0. (按照微软的尿性谁知道下个版本这么写还对不对)

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Amazon Linux 编译安装 mono 并后台运行 ASP.NET5 应用(supervisor)

目前 ASP.NET5 环境仅对 Ubuntu 支持得比较好,而使用 yum 的几个 Linux 则需要花一些时间去安装了(理论上讲 mono 提供了 yum 的包,但实际安装的时候报缺少 libpng15.so,并没有找到任何方法修复). OS X 和 Windows 当然是一路绿灯并没有什么问题. 不巧的是我的 Amazon EC2 跑的是 Amazon Linux,折腾了一个礼拜才最终搞定.

首先当然是安装 mono. 安装过程可以参考 mono 官方的教程. (需要先安装 git 和 make)

注意:编译安装 mono 需要花费较长的时间.

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