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

这些答案中的许多都给出了为什么C更快或更快的有效理由(无论是在一般情况下还是在特定的场景中)。不可否认的是:

Many other languages provide automatic features that we take for granted. Bounds checking, run-time type checking, and automatic memory management, for example, don't come for free. There is at least some cost associated with these features, which we may not think about—or even realize—while writing code that uses these features. The step from source to machine is often not as direct in other languages as it is in C. OTOH, to say that compiled C code executes faster than other code written in other languages is a generalization that isn't always true. Counter-examples are easy to find (or contrive).

尽管如此,我还是注意到另一件事,我认为它比其他任何因素都更能影响C与许多其他语言的比较性能。即:

其他语言通常更容易编写执行较慢的代码。通常,它甚至受到该语言的设计哲学的鼓励。推论:C程序员更有可能编写不执行不必要操作的代码。

例如,考虑一个简单的Windows程序,其中创建了一个主窗口。C版本将填充一个WNDCLASS[EX]结构,该结构将传递给RegisterClass[EX],然后调用CreateWindow[EX]并进入消息循环。以下是高度简化和缩写的代码:

WNDCLASS wc;
MSG      msg;

wc.style         = 0;
wc.lpfnWndProc   = &WndProc;
wc.cbClsExtra    = 0;
wc.cbWndExtra    = 0;
wc.hInstance     = hInstance;
wc.hIcon         = NULL;
wc.hCursor       = LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
wc.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_BTNFACE + 1);
wc.lpszMenuName  = NULL;
wc.lpszClassName = "MainWndCls";

RegisterClass(&wc);

CreateWindow("MainWndCls", "", WS_OVERLAPPEDWINDOW | WS_VISIBLE,
             CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL);

while(GetMessage(&msg, NULL, 0, 0)){
    TranslateMessage(&msg);
    DispatchMessage(&msg);
}

c#中类似的程序可能只有一行代码:

Application.Run(new Form());

这一行代码提供了近20行C代码所提供的所有功能,并添加了一些我们遗漏的功能,例如错误检查。这个更丰富、更完整的库(与典型C项目中使用的库相比)为我们做了很多工作,解放了我们的时间来编写更多的代码片段,这些代码对我们来说很短,但涉及到幕后的许多步骤。

但是,一个丰富的库使简单快速的代码膨胀并不是我真正想要的。当您开始检查我们的小一行程序实际执行时实际发生了什么时,我的观点就更加明显了。为了好玩,可以在Visual Studio 2008或更高版本中启用. net源代码访问,然后进入上面简单的一行代码。您将遇到的一个有趣的小珍宝是Control的getter中的这个注释。CreateParams:

// In a typical control this is accessed ten times to create and show a control.
// It is a net memory savings, then, to maintain a copy on control.
// 
if (createParams == null) {
    createParams = new CreateParams(); 
} 

十次。信息大致相当于存储在WNDCLASSEX结构中的内容和传递给CreateWindowEx的内容的总和,在它存储在WNDCLASSEX结构中并传递给RegisterClassEx和CreateWindowEx之前,从Control类中检索10次。

总而言之,在c#中执行这个非常基本的任务的指令数量比在C中多2-3个数量级,部分原因是使用了功能丰富的库,这是必然的,而我们简单的C代码只做了我们需要的事情,仅此而已。但部分原因是. net框架的模块化、面向对象的特性导致了大量的重复执行,而过程方法通常可以避免这些重复执行。

我并不是要挑c#或。net框架。我也不是说模块化、泛化、库/语言特性、OOP等等都是不好的东西。我曾经用C语言进行大部分开发,后来用c++,最近用c#。类似地,在使用C之前,我主要使用汇编。我的语言每“提高”一步,我就能在更短的时间内写出更好、更可维护、更健壮的程序。然而,它们的执行速度往往要慢一些。

其他回答

这都是时间和努力的问题。

给予无限的时间和努力:

汇编程序比用C语言编写的程序要快。 C程序将比用c++编写的程序更快。

固定的:给定一定的时间和努力:

c++程序比用C编写的程序要快。 C语言的程序比用汇编语言编写的程序要快。

为什么?因为你做的抽象越多,你就可以花更多的时间来优化真正重要的代码关键部分。这里的几个假设是,一个开发人员对这三种语言都有同样的能力,你不关心二进制大小、内存使用情况等。

每种抽象都有其成本效益,但应该使代码更容易、更快地编写。

我猜你忘了汇编语言也是一种语言:)

但是说真的,只有当程序员知道自己在做什么的时候,C程序才会更快。你可以很容易地编写一个C程序,它比用其他语言编写的程序运行得更慢。

C语言之所以更快,是因为它就是这样设计的。它允许你做很多“低级”的事情,帮助编译器优化代码。或者,我们可以说,你程序员负责优化代码。但这通常相当棘手,而且容易出错。

其他语言,就像前面提到的其他语言一样,更关注程序员的生产力。人们普遍认为程序员的时间比机器的时间要昂贵得多(即使在过去)。因此,尽量减少程序员花在编写和调试程序上的时间,而不是减少程序的运行时间,是很有意义的。为了做到这一点,您将牺牲一些可以使程序更快的事情,因为许多事情都是自动化的。

C语言速度很快,因为它是原生编译的低级语言。但是C不是最快的。递归斐波那契基准测试表明Rust、Crystal和Nim可以更快。

我知道很多人都说过这句话,但是:

C更快,因为它(为你)做的更少。

主要的因素是它是一种静态类型的语言,可以编译为机器代码。此外,由于它是一种低级语言,它通常不会做任何您不让它做的事情。

这些是我想到的其他一些因素。

Variables are not automatically initialized No bounds checking on arrays Unchecked pointer manipulation No integer overflow checking Statically-typed variables Function calls are static (unless you use function pointers) Compiler writers have had lots of time to improve the optimizing code. Also, people program in C for the purpose of getting the best performance, so there's pressure to optimize the code. Parts of the language specification are implementation-defined, so compilers are free to do things in the most optimal way

大多数静态类型语言的编译速度可以和C语言一样快,甚至比C语言更快,特别是如果它们可以假设C语言因为指针别名等原因而不能这样做的话。