NLua性能对比：C#注册函数 vs 纯Lua实现

引言

在NLua开发中，我们常面临一个重要选择：将C#函数注册到Lua环境调用，还是直接在Lua中实现逻辑？ 直觉告诉我们，C#作为编译型语言性能更高，但跨语言调用的开销是否会影响整体性能？本文通过基准测试揭示真相。

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测试场景

实现安全索引访问函数At，对比三种实现方式：

1. NativeLuaAt：纯Lua实现
2. CSharpRegisterAt：C#实现并注册到Lua
3. NativeCSharpAt：纯C#直接调用

测试环境：

• .NET Framework 4.8.1
• Intel Core i7-1260P
• BenchmarkDotNet v0.15.0

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性能数据对比

方法	平均耗时	内存分配
NativeLuaAt	6,844 ns	288 B
CSharpRegisterAt	9,585 ns	552 B
NativeCSharpAt	106 ns	32 B

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结论

出乎意料，直接在Lua中实现逻辑会更快，这里原因可能是将C#函数注册到Lua环境调用涉及到上下文切换等耗时动作。
相关代码见NLuaBenchmarkDotNetTest

代码

Lua代码

--[[
仅用于userdata索引访问函数，C#定义
参数：tbl  : 目标Lua表（数组形式）index: 索引值（支持正负索引）strict: [可选]严格模式，默认false，设为true时额外校验元素连续性
返回值：对应索引位置的元素
异常：类型错误或索引越界时抛出错误
--]]
function At(tbl, index)-- 参数校验阶段 -- 检查第一个参数是否为tableif type(tbl) ~= "userdata" thenerror("bad argument #1 (expected table, got "..type(tbl)..")", 2)end-- 检查索引是否为整数if type(index) ~= "number" or math.floor(index) ~= index thenerror("index must be integer, got "..type(index), 2)end-- 长度计算策略 local len = tbl.Length-- 严格模式下验证表连续性-- 索引转换逻辑 local adjusted_index-- 处理正索引（userdata是 的0-based）if index >= 0 thenadjusted_index = index -- 处理负索引（从末尾倒数）elseadjusted_index = len + index end-- 边界检查与错误处理 -- 有效索引范围：1 ≤ index ≤ lenif adjusted_index < 0 or adjusted_index >= len thenlocal direction = index >=0 and "positive" or "negative"error(string.format("Index %d (%s) out of range [%d, %d]", index, direction, -len, len-1), 2)end-- 最终元素获取 return tbl[adjusted_index]
end

C#代码

        /// <summary>/// 安全索引访问器（支持Lua数组的0-based索引规则）/// </summary>/// <param name="collection">目标集合（支持IList接口的集合）</param>/// <param name="index">索引值（支持负索引倒查）</param>/// <param name="strict">严格模式校验元素连续性</param>/// <returns>索引位置的元素</returns>/// <exception cref="ArgumentNullException">输入集合为空</exception>/// <exception cref="ArgumentException">集合类型不合法或索引无效</exception>public static object At(IEnumerable collection, int index, bool strict = false){// 参数基础校验if (collection == null)throw new ArgumentNullException(nameof(collection), "输入集合不能为null");// 类型安全转换IList list = collection as IList;if (list == null)throw new ArgumentException("输入集合必须实现IList接口", nameof(collection));// 获取有效长度int count = list.Count;if (count == 0)throw new ArgumentException("集合中不包含有效元素", nameof(collection));// 索引转换逻辑int adjustedIndex = index >= 0 ? index : count + index;// 边界校验if (adjustedIndex < 0 || adjustedIndex >= count){string msg = $"索引 {index} 超出有效范围 [{-count}, {count - 1}]";throw new ArgumentOutOfRangeException(nameof(index), msg);}// 严格模式校验if (strict){// 校验是否存在null元素for (int i = 0; i < count; i++){if (list[i] == null){throw new ArgumentException($"严格模式检测到空元素 @ 位置 {i}");}}}return ConvertToDouble(list[adjustedIndex]);}