用C#w / out复制直接读取大型二进制文件
我正在寻找最有效/直接的方式来做这个简单的C / C ++操作:
void ReadData(FILE *f, uint16 *buf, int startsamp, int nsamps) { fseek(f, startsamp*sizeof(uint16), SEEK_SET); fread(buf, sizeof(uint16), nsamps, f); }
在C#/。NET中。 (为了清晰起见,我忽略了返回值 – 生产代码会检查它们。)具体来说,我需要读取许多(可能是10到100的数百万)2字节(16位)“ushort”整数数据样本(固定格式) ,不需要解析)以二进制forms存储在磁盘文件中。 关于C方式的好处是它将样本直接读入“uint16 *”缓冲区,没有CPU参与,也没有复制。 是的,它可能是“不安全的”,因为它使用void *指针指向未知大小的缓冲区,但似乎应该有一个“安全”的.NET替代品。
在C#中实现这一目标的最佳方法是什么? 我环顾四周,并发现了一些提示(使用FieldOffset的“工会”,使用指针的“不安全”代码,编组),但似乎没有一个适用于这种情况,没有使用某种复制/转换。 我想避免使用BinaryReader.ReadUInt16(),因为这非常慢并且CPU密集。 在我的机器上,带有ReadUInt16()的for()循环与使用单个Read()直接读入byte []数组之间的速度差异大约是25倍。 使用非阻塞I / O(在等待磁盘I / O时重叠“有用”处理),该比率可能更高。
理想情况下,我想简单地“伪装”一个ushort []数组作为byte []数组,这样我就可以用Read()直接填充它,或者以某种方式让Read()直接填充ushort []数组:
// DOES NOT WORK!! public void GetData(FileStream f, ushort [] buf, int startsamp, int nsamps) { f.Position = startsamp*sizeof(ushort); f.Read(buf, 0, nsamps); }
但是没有Read()方法接受一个ushort []数组,只有一个byte []数组。
这可以直接在C#中完成,还是需要使用非托管代码或第三方库,还是必须采用CPU密集型逐个样本转换? 虽然“安全”是首选,但我可以使用“不安全”的代码,或者使用Marshal的一些技巧,我还没有想到它。
谢谢你的指导!
[UPDATE]
我想按照dtb的建议添加一些代码,因为似乎有很少的ReadArray实例。 这是一个非常简单的,没有显示错误检查。
public void ReadMap(string fname, short [] data, int startsamp, int nsamps) { var mmf = MemoryMappedFile.CreateFromFile(fname); var mmacc = mmf.CreateViewAccessor(); mmacc.ReadArray(startsamp*sizeof(short), data, 0, nsamps); }
数据被安全地转储到您传递的数组中。 您还可以为更复杂的类型指定类型。 它似乎能够自己推断出简单类型,但是使用类型说明符,它看起来像这样:
mmacc.ReadArray(startsamp*sizeof(short), data, 0, nsamps);
[UPATE2]
我想按照Ben的获胜答案添加代码,以“裸骨”forms,与上面类似,进行比较。 此代码已编译和测试,并且有效,并且很快。 我直接在DllImport(而不是更常用的IntPtr)中使用SafeFileHandle类型来简化操作。
[DllImport("kernel32.dll", SetLastError=true)] [return:MarshalAs(UnmanagedType.Bool)] static extern bool ReadFile(SafeFileHandle handle, IntPtr buffer, uint numBytesToRead, out uint numBytesRead, IntPtr overlapped); [DllImport("kernel32.dll", SetLastError=true)] [return:MarshalAs(UnmanagedType.Bool)] static extern bool SetFilePointerEx(SafeFileHandle hFile, long liDistanceToMove, out long lpNewFilePointer, uint dwMoveMethod); unsafe void ReadPINV(FileStream f, short[] buffer, int startsamp, int nsamps) { long unused; uint BytesRead; SafeFileHandle nativeHandle = f.SafeFileHandle; // clears Position property SetFilePointerEx(nativeHandle, startsamp*sizeof(short), out unused, 0); fixed(short* pFirst = &buffer[0]) ReadFile(nativeHandle, (IntPtr)pFirst, (uint)nsamps*sizeof(short), out BytesRead, IntPtr.Zero); }
dtb的答案是更好的方法 (实际上,它也必须复制数据,没有增益),但我只想指出从字节数组中提取ushort值你应该使用BitConverter
而不是BinaryReader
编辑:p /调用ReadFile的示例代码:
[DllImport("kernel32.dll", SetLastError=true)] [return:MarshalAs(UnmanagedType.Bool)] static extern bool ReadFile(IntPtr handle, IntPtr buffer, uint numBytesToRead, out uint numBytesRead, IntPtr overlapped); [DllImport("kernel32.dll", SetLastError=true)] [return:MarshalAs(UnmanagedType.Bool)] static extern bool SetFilePointerEx(IntPtr hFile, long liDistanceToMove, out long lpNewFilePointer, uint dwMoveMethod); unsafe bool read(FileStream fs, ushort[] buffer, int offset, int count) { if (null == fs) throw new ArgumentNullException(); if (null == buffer) throw new ArgumentNullException(); if (offset < 0 || count < 0 || offset + count > buffer.Length) throw new ArgumentException(); uint bytesToRead = 2 * count; if (bytesToRead < count) throw new ArgumentException(); // detect integer overflow long offset = fs.Position; SafeFileHandle nativeHandle = fs.SafeFileHandle; // clears Position property try { long unused; if (!SetFilePositionEx(nativeHandle, offset, out unused, 0); fixed (ushort* pFirst = &buffer[offset]) if (!ReadFile(nativeHandle, new IntPtr(pFirst), bytesToRead, out bytesToRead, IntPtr.Zero) return false; if (bytesToRead < 2 * count) return false; offset += bytesToRead; return true; } finally { fs.Position = offset; // restore Position property } }
您可以使用MemoryMappedFile 。 在对内存映射文件之后,可以创建一个提供ReadArray
我这里的游戏可能有点迟了……但我找到的最快的方法是使用之前答案的组合。
如果我执行以下操作:
MemoryMappedFile mmf = MemoryMappedFile.CreateFromFile(somePath); Stream io = mmf.CreateViewStream(); int count; byte[] byteBuffer = new byte[1024 << 2]; ushort[] dataBuffer = new ushort[buffer.Length >> 1]; while((count = io.Read(byteBuffer, 0, byteBuffer.Length)) > 0) Buffer.BlockCopy(buffer, 0, dataBuffer, 0, count);
这比接受的答案快约2倍。
对我来说, unsafe
方法与没有MemoryMappedFile
的Buffer.BlockCopy
相同。 MemoryMappedFile
减少了一点时间。