SimpleSocket

项目地址 ：  https://github.com/kelin-xycs/SimpleSocket

SimpleSocket

一个 用 C# 调用 Win Socket 2 的 程序 ， 对 Win Socket 2 简单 的 调用

用 C++ 对 Win Socket 2 简单的 包装 ， 再用 C# 调用 。

测试结果 可以达到 每秒请求数 2万 ， 和 System.Net.Sockets Socket 一个水平 。

其实昨天测试的 时候 好像达到 25000 ， 或者 23000 了， 今天又变成了 2万 。 可能 电脑 问题 吧 。 ~

C++ 的 代码 是 从 微软 docs 网站 上 拷贝 的 ， 做了一些 修改 。

Win Socket 2 ： https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/desktop/WinSock/getting-started-with-winsock

Win Socket 2 API ： https://docs.microsoft.com/en-us/windows/desktop/api/winsock2/nf-winsock2-wsastartup

Example Code ： https://docs.microsoft.com/zh-cn/windows/desktop/WinSock/complete-server-code

当然 ， 总的来说 ， System.Net.Sockets Socket 的 表现 还是 要 更高 那么 微微 的 一点点 啦 。

SimpleSocket 使用的是 socket ， System.Net.Sockets Socket 使用 的 是 WSASocket 。

socket 和 WSASocket 都是 Win Socket 2 的 组成部分 。

socket 是 对 Socket 规范 的 标准实现 。 WSASocket 是 微软 的 高性能 Socket 实现 。

通过 反编译 System.Net.Sockets Socket 的 代码 ， 可以发现 ， Socket 对象 的 内核对象 SafeCloseSocket ， 是 通过 WSASocket() 返回 的 。 WSASocket() 方法 是 一个 非托管方法， 也是 Win Socket 2 的 标准 API 。 有意思的 是， 在 反编译 代码中， WSASocket() 方法返回的 对象 是一个 .Net 对象 。 在 .Net 代码 中 可以和 其他 .Net 对象一样正常使用，没有做任何特殊处理 。

而 作为 Win Socket 2 的 API ， WSASocket() 方法 返回 的 socket 对象， 也 同样 可以在 非托管代码 中 使用 ， 包括 C++ 或者 其他语言 。 所以，WSASocket() 方法 返回 的 socket 对象， 既是一个 .Net 对象（CLR 对象） ， 又是 一个 非托管 对象 。

对象 ， 在 内存 里 是 字段 和 函数指针 的 排列 ， 所以， 这个 socket 对象 ， 大概 是 符合 .Net CLR 规范 的 对象 吧 。

当然， 我 对 反编译 代码 看的 并不仔细 ， 所以 也 有其他 各种 可能 。 但 用 非托管方法 返回一个 托管对象 ，这是 微软 内部 在 IL 和 非托管代码 之间 的 一个 内部 协议 吧 。

而 作为 非托管 对象 。 我 在想的是， 微软内部使用的 非托管对象 ，是不是 只有 COM ？ 或者 还有 其他 规范 ？

WSASocket 可以实现 Overlap 方式 的 Receive 和 Send ， Overlap 的 Send 还好理解， Overlap 的 Receive 不知是 干什么 ？ 通过 查看 System.Net.Sockets Socket 的 代码， 可以看到 Socket.Receive() 和 Socket.Send() 方法 里面 调用的 仍然是 recv() 和 send() 方法（非托管方法）， 并不是 WSARecv() 和 WSASend() 方法（非托管方法） 。

recv() send() WSARecv() WSASend() 都是 Win Socket 2 的 API 。

用 C++ 包装 Win Socket 2 ， 提供出 简单 的接口， 这样 就可以 避免 用 C# 去 实现 Win Socket 2 里 定义的 结构体， 或者说 头文件 。

C# 和 非托管代码 之间 的 交互 采用 值类型 ， ref 结构体（struct） 和 数组 传递 参数 效率不错 。

ref 结构体 和 数组 可以 避免 托管代码 和 非托管 代码 之间 的 数据复制（封送） ， 而且 可以 带回 丰富 的 返回值 。

但 结构体 最好是 字段是 值类型 的 结构体 。 并且 C++ 中的 结构体 的 字段类型 名字 数量 要和 C# 的 结构体 一致 ， 不然 可能导致 奇怪 的 问题 。

数组 最好 作为 一个 单独 的 参数 传递 ， 不要 放在 结构体 中 作为 结构体 的 字段 ， 因为 结构体 里 的 数组 只能是 SafeArray ， 且 需要 在 结构体 的 声明 里 声明 固定长度 。 参考 数组的默认封送处理
https://docs.microsoft.com/zh-cn/dotnet/framework/interop/default-marshaling-for-arrays#cpcondefaultmarshalingforarraysanchor4

数组 作为 参数 传递 到 非托管方法 时 ， 不需要 加 ref 关键字 ， 数组 默认就是 按 引用传递 的 （传递首地址） ，
C++ 对应的 方法 里 声明 一个 指针 参数 来 接收 数组首地址 就行 。

值类型 是 按值 传递 的 。 如 int uint （C++ 里是 unsigned int） ， short ， long 这些 在 C# 和 C++ 之间 定义相同 的 通用类型 应该 可以 放心使用 。

这次在 结构体 传递参数 上 出了一个 问题 。 导致 花了 很长时间 来 找 。

我一开始使用 结构体 里的 string errorMsg 字段 来 传递 Error Message 。 C++ 里 对应的参数是 char * 类型 。 结果就导致 当 客户端 强迫关闭 连接 时， 服务器 进程 退出， 且 连 控制台 窗口 也 唰 的 一下 没 了 。

实际上 后来 发现原因 是， 当 socket 返回 error code 时， 会 对 errorMsg 赋值 ， 把一个 字符串常量 赋值 给 errorMsg 字段（如 “发生了 Receive 错误”） ， 通过 errorMsg 字段 把 Error Message 返回 C# ， 但 这个 赋值 就出错 了 ， 这个 出错 会 使 进程退出 。

更奇葩 的 是， 我 在 其中一个 结构体 上 加了 [StructLayout(LayoutKind.Sequential, CharSet=CharSet.Ansi)] 这个 标注 。 于是 ， 不止 进程退出 ， 连 控制台 窗口 也 关闭 了 （唰的一下没了） 。 如果 不加 这个 批注 ， 那么 进程退出 了 ，
但 控制台 窗口 不会 关闭 。 会 显示 “按任意键退出……” 。

因为 是 非托管代码 里的 错误 ， 不会 反馈 什么 错误信息 ， 再加上 进程退出 ， 窗口关闭 ， 所以 不好捕捉到 问题 。 所以 花了 很长时间 来 找这个 Bug 。 在 Windows 的 事件日志 里 也没有 错误日志 记录 。

至于 为什么 会把 C++ 里的 字符串 赋值 给 C# 结构体 里的 string 类型 。
大概是 一开始 对 P/Invoke （System.Runtime.InteropServices） 不熟悉 ，
所以 把 按 引用（指针） 传递 和 封送（Marshal 类 提供的 方法） 等 几种情况 混起来 想了 。

后来 想想 也知道 ， C++ 里 的 字符串 是一个 char[] 字符数组 ， C# 里的 string 是 一个 .Net 对象 ， 它 包含 了一个 char[] ， 但是 还 包含 了 其它 的 一些 东西 。 string 的 对象结构 不仅仅 是一个 char[] 。

但 有意思 的 是 ， 如果 在 C++ 结构体 里 声明 const char * 字段 ， 那么 可以取到 对应的 C# 结构体 里的 string 字段 的 值 。 ：）

我现在 提倡 这样 的 架构 ， 用 C\C++ 实现 底层 逻辑 ， 并 提供出简单接口 ， 用 C# 处理 上层 逻辑 。

注意 是 简单接口 ， 不要搞 什么 对象 之类 的 。 函数 指针 数组 结构体 这些 足够 了 。 ^^