[Unity教程] 创建unity3D的C/C++插件
发表于2016-09-18
今天我决定分享一些我认为不是常识性的内容，并且在互联网上没有太多相关的资源。在本教程中，我将教你如何在unity3中创建C/C++库。
请注意下面讲述的方法只适用与Mac，Windows上你需要使用Visual Studio。Windows的版本将很快到来！
你可能会问，为什么当支持C#，我们还需要写C或者C++代码？
答案是很简单的。因为速度更快。我决定准备一些基准来展示在Mono框架内C++执行速度胜过C#。
测试案例
参考配置：Macbook Pro 15″ Mid 2014, Intel I7 2.2Ghz
用顺序数填充10000×10000整型数组：
[Unity C#] 1.0258 秒vs 0.2346 秒[C Library]
用顺序数填充500×500整型数组：
[Unity C#] 3.794 毫秒vs 0.35 毫秒[C Library]
用随机数填充10000×10000整型数组：
[Unity C#] 4.26 秒vs 0.995 秒[C Library]
用柏林噪点填充10000×10000整型数组：
[Unity C#] 6.015 秒vs 2.394 秒[C Library]
用柏林噪点填充500×500整型数组：
[Unity C#] 20,47 毫秒vs 5.697 毫秒[C Library]
正如你所看到的，在Mono的一些任务中，C库可以很容易地胜出。我认为这项技术对于程序化生成特别有用，我曾经非常喜爱程序化生成。我明白当在GPU上执行这些操作可能会快100倍，但是在这里我将仅仅专注于CPU层上的C++逻辑。
第一部分 创建C++库
如何创建unity3D C/C++插件
打开Xcode，点击File -> New -> Project.在项目列表中选择OS X -> Framework & Library -> Bundle.
现在，我们必须用C++语言创建源文件和头文件。点击包含你项目的文件夹然后选择“New File…”。
将会出现如下窗口。选择C++ file，命名为LowLevelPlugin并且选择“Also create header file”。
做完这些操作之后，你将会看到下面的项目结构/层次关系。
如果在展开文件夹后不是下面的结构关系的话，那么意味着你可能做错了什么操作，我建议你重新再来一遍。
当你都设置好后，打开LowLevelPlugin.h文件。你将会看到像下面这样的代码：
1 2 3 4 | #ifndef __LowLevelPlugin__LowLevelPlugin__ #define __LowLevelPlugin__LowLevelPlugin__ #include #endif /* defined(__LowLevelPlugin__LowLevelPlugin__) */ |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 | #pragma once #if UNITY_METRO #define EXPORT_API __declspec(dllexport) __stdcall #elif UNITY_WIN #define EXPORT_API __declspec(dllexport) #else #define EXPORT_API #endif |
这可能看起来比之前的更难度，但是不要担心，我将解释一下。
整个头文件的意思是展示出你当前编译代码所基于的平台。这意味着你可以在windows上用visual studio轻松地编译代码。
1 | #pragma once |
这是C/C++特殊指令，指示当前源文件在单次编译中仅仅被包含一次。
下一个是：
1 | #if UNITY_METRO |
1 | #define EXPORT_API __declspec(dllexport) __stdcall |
-关键词 “define”起到替换函数的作用，它的语法像#define 这样。在我们的例子中，每次编译器在代码中看到EXPORT_API字符，就用#define语句中的第二部分去替换它。当你在更早的窗口编译你的代码编译器也是同样的行为，它想会用__declspec(dllexport)去替换EXPORT_API，并且移除EXPORT_API。
这就是头文件的内容。现在让我们关注更有趣的东西，实际的源代码。打开C源文件并且粘贴如下代码：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 | #include #include #include "LowLevelPlugin.h" extern "C" int ** EXPORT_API fillArray(int size) { int i = 0, j = 0; int ** array = (int**) calloc(size, sizeof(int*)); for(i = 0; i < size; i++) { array = (int*) calloc(size, sizeof(int)); for(j = 0; j < size; j++) { array[j] = i * size + j; } } return array; } |
一些更高级的用户可能注意到，我写的这些代码更像C语言而不是C++，这是因为较之C++，我更熟悉C语言。如果你不明白下面要干什么，那么如下是一个简单的说明：
我觉得头3行就不需要我解释了。我们简单地增加一些标准库和我们自己定义的头文件。
接下来是：
1 | extern "C" int ** EXPORT_API fillArray(int size) { |
这是函数定义。函数名字是“fillArray”，带有一个int型参数并且返回值是二维数组。（是的，**代表二维）“extern”使得可见范围扩展到整个程序，这个函数可以在程序或者外部库/插件的任何文件的任何地方使用。我们也有 EXPORT_API 关键词，稍后我会描述它的工作原理。
下一个有趣的东西是：
1 | int ** array = (int**) calloc(size, sizeof(int*)); |
这里我定义了二维的int型数组并且为它分配了内存。因为我是用C语言写代码，我不能仅仅创建数组和分配值，我必须在内存中为它保留一些空间然后再做其他操作。在这种特殊情况下，我分配了N个int*大小的内存单元并且使之指向二维int数组类型。
同样地：
1 | array = (int*) calloc(size, sizeof(int)); |
唯一的不同在于，现在我是为数组的第i个元素分配内存。
最后我返回了一个填充了的数组。我希望你是很清楚地明白数组的循环分配值，这样我就不用在这个教程中解释这部分内容了。
好了，C++程序完成了。我们应该如何生成库并且复制到unity中呢。点击这个大的“Play”按钮，几秒后你会看到bundle文件将会产生。
第二部分 在unity3d中使用库
右击bundle文件并且选择“Show in Finder”。复制该文件并且创建一个新的unity3d项目。在/Assets/文件夹中创建名为Plugins的文件夹，然后把bundle文件粘贴在这个文件夹中。你也要创建一个C#脚本在根目录，现在你的项目结构应该像这样：
现在我们要在unity中挂钩我们的库。要做如下的事。
1、在你的C#脚本中加上：
“using System.Runtime.InteropServices;”
2、加上外部函数定义。在我们的例子中它是：
[DllImport ("LowLevelPlugin")]
private static extern int [,] fillArray(int size);
（如果你的库名字不同，使用你自己定义的库名）
3、创建二维数组变量。
int [,] array;
4、从库中调用函数并且把结果赋值给数组变量。array = fillArray(size);
如果你小心地跟着步骤走，你的unity项目现在应该可以使用C++库了，祝贺你！
第三部分 你自己执行下测试程序（可选）
你可以使用如下代码快速比较：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 | using UnityEngine; [/font][font=微软雅黑]using System.Collections; using System.Runtime.InteropServices; public class PerformanceTests : MonoBehaviour { public int size = 512; [DllImport ("LowLevelPlugin")] private static extern int[,] fillArray(int size); void Start () { ArrayFillTest(); } private void ArrayFillTest() { var start = Time.realtimeSinceStartup; int[,] tab = fillArray(size); Debug.Log( (Time.realtimeSinceStartup-start).ToString("f6") + " secs"); start = Time.realtimeSinceStartup; int[,] array = new int[size,size]; for(int i = 0; i < size; i++) { for(int j = 0; j < size; j++) { array[i,j] = i * size + j; } } Debug.Log( (Time.realtimeSinceStartup-start).ToString("f6") + " secs"); } } |
在我的案例中C语言是更快。在一些诸如生成噪点的复杂操作中，结果更为明显。在大规模的数学运算中，我极力推荐这项技术。如果你的游戏重度依赖计算，它将在每一帧中为你节约几毫秒。
我希望你喜欢这篇文章，随意提问，希望得到你们的反馈。
原文链接：https://medium.com/@rafalwilinski/tutorial-create-c-c-plugins-for-unity3d-dbde7f67454#.hqsjain5e
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