在听StackOverflow播客的时候,经常有人说“真正的程序员”是用C语言编写的,而C语言的速度要快得多,因为它“接近机器”。把前面的断言留到另一篇文章,C有什么特别之处,使它比其他语言更快?或者换句话说:什么能阻止其他语言编译成二进制代码,使其运行速度与C语言一样快?
当前回答
我还没有看到它,所以我要说:C往往更快,因为几乎所有其他东西都是用C写的。
Java是建立在C上的,Python是建立在C上的(或者Java,或者。net等等),Perl是等等。操作系统是用C写的,虚拟机是用C写的,编译器是用C写的,解释器是用C写的,有些东西仍然是用汇编语言写的,这往往更快。越来越多的东西是用别的东西写的,而这些东西本身就是用C写的。
您用其他语言(不是Assembly)编写的每个语句通常都在下面实现为C中的几个语句,这些语句被编译为本机机器代码。由于其他语言的存在往往是为了获得比C更高的抽象级别,因此C中所需的那些额外语句往往侧重于增加安全性、增加复杂性和提供错误处理。这些通常都是好事,但它们是有代价的,那就是速度和规模。
就我个人而言,我已经用几十种语言写过了,涵盖了大部分可用的范围,我个人也一直在寻找你暗示的魔法:
我怎样才能鱼与熊掌兼得呢?我如何在我最喜欢的语言中玩高级抽象,然后为了速度而降至C语言的细节?
经过几年的研究,我的答案是Python(在C上)。你可能想看看它。顺便说一下,您也可以从Python下拉到Assembly(从一个特殊的库中获得一些小小的帮助)。
另一方面,任何语言都可能编写出糟糕的代码。因此,C(或汇编)代码不会自动更快。同样,一些优化技巧可以使部分高级语言代码的性能水平接近原始c语言的性能水平。但是,对于大多数应用程序来说,程序的大部分时间都在等待人员或硬件,因此两者之间的差异实际上并不重要。
享受。
其他回答
撇开诸如热点优化、预编译元算法和各种形式的并行等高级优化技术不提,语言的基本速度与支持通常在内部循环中指定的操作所需的隐含的幕后复杂性密切相关。
也许最明显的方法是对间接内存引用进行有效性检查——比如检查指针是否为空,检查索引是否符合数组边界。大多数高级语言隐式地执行这些检查,但C不这样做。然而,这并不一定是这些其他语言的基本限制——一个足够聪明的编译器可能能够通过某种形式的循环不变代码运动,从算法的内部循环中删除这些检查。
C语言(在类似程度上与c++密切相关)更基本的优势是严重依赖基于堆栈的内存分配,这本质上是快速的分配、回收和访问。在C(和c++)中,主调用堆栈可用于分配原语、数组和聚合(结构/类)。
虽然C语言确实提供了动态分配任意大小和生命周期的内存的能力(使用所谓的“堆”),但默认情况下是避免这样做的(而是使用堆栈)。
诱人的是,有时可以在其他编程语言的运行时环境中复制C内存分配策略。asm.js已经证明了这一点,它允许用C或c++编写的代码被翻译成JavaScript的子集,并以接近本机的速度安全地运行在web浏览器环境中。
As somewhat of an aside, another area where C and C++ outshine most other languages for speed is the ability to seamlessly integrate with native machine instruction sets. A notable example of this is the (compiler and platform dependent) availability of SIMD intrinsics which support the construction of custom algorithms that take advantage of the now nearly ubiquitous parallel processing hardware -- while still utilizing the data allocation abstractions provided by the language (lower-level register allocation is managed by the compiler).
这不是语言的问题,而是工具和库的问题。C语言可用的库和编译器比新语言要老得多。你可能认为这会让它们变慢,但事实恰恰相反。
这些库是在处理能力和内存非常重要的时候编写的。它们必须写得非常高效,才能发挥作用。C编译器的开发人员也花了很长时间为不同的处理器进行各种巧妙的优化。C语言的成熟和广泛采用使得它比同时期的其他语言具有显著的优势。它还使C语言在速度上比那些不像C语言那样强调原始性能的新工具更有优势。
c++的平均速度更快(就像它最初一样,主要是C的超集,尽管有一些不同)。然而,对于特定的基准测试,通常有另一种更快的语言。
https://benchmarksgame-team.pages.debian.net/benchmarksgame/
fannjuch-redux是Scala中最快的
n-body和fasta在Ada中更快。
频谱范数在Fortran中是最快的。
反补、mandelbrot和pidigits在ATS中最快。
regex-dna是JavaScript中最快的。
chameneau -redux最快的是Java 7。
Haskell的螺纹环速度最快。
其余的基准测试在C或c++中是最快的。
与其说C的速度快,不如说C的成本模型是透明的。如果一个C程序慢,它的慢是通过一个明显的方式:执行很多语句。与C语言中操作的代价相比,对对象(特别是反射)或字符串的高级操作可能具有不明显的代价。
标准ML(使用MLton编译器)和Objective Caml这两种语言通常编译成二进制文件的速度与C语言一样快。如果你检查一下基准测试游戏,你会发现对于一些基准测试,比如二叉树,OCaml版本比c更快(我没有找到任何MLton的条目)。但不要把枪战看得太严重;正如它所说的,它是一个游戏,结果通常反映了人们在调优代码上投入了多少精力。
里面有很多问题——大部分是我没有资格回答的问题。但对于最后一个:
有什么能阻止其他语言编译成运行速度和C一样快的二进制呢?
一句话,抽象。
C语言只比机器语言高出一到两个抽象层次。Java和. net语言距离汇编程序至少有3个抽象级别。Python和Ruby我不太确定。
通常,程序员的玩具越多(复杂的数据类型等),你离机器语言的距离就越远,需要做的翻译就越多。
我在这里和那里都偏离了,但这是基本的要点。
更新-------这篇文章有一些很好的评论,有更多的细节。
推荐文章
- 如何找到Java堆大小和内存使用(Linux)?
- 如何在HTML5中改变视频的播放速度?
- 我如何提高ASP。NET MVC应用程序性能?
- C多行宏:do/while(0) vs作用域块
- time_t最终的类型定义是什么?
- 我需要显式处理负数或零时,总和平方数字?
- 列表推导式和函数式函数比for循环更快吗?
- 函数名周围的括号是什么意思?
- 用C语言创建自己的头文件
- 格式化IO函数(*printf / *scanf)中的转换说明符%i和%d之间的区别是什么?
- main()中的Return语句vs exit()
- 如果不是内存地址,C指针到底是什么?
- 我如何在Visual Studio中预处理后看到C/ c++源文件?
- Pandas loc vs iloc vs at vs iat?
- 当WebSockets可用时,为什么要使用AJAX ?