我不时地读到Fortran在繁重的计算中比C更快。这是真的吗?我必须承认我几乎不懂Fortran,但是到目前为止我看到的Fortran代码并没有显示出该语言具有C语言所不具备的特性。
如果是真的,请告诉我原因。请不要告诉我什么语言或库适合处理数字,我不打算写一个应用程序或库来做这个,我只是好奇。
我不时地读到Fortran在繁重的计算中比C更快。这是真的吗?我必须承认我几乎不懂Fortran,但是到目前为止我看到的Fortran代码并没有显示出该语言具有C语言所不具备的特性。
如果是真的,请告诉我原因。请不要告诉我什么语言或库适合处理数字,我不打算写一个应用程序或库来做这个,我只是好奇。
当前回答
Fortran可以非常方便地处理数组,特别是多维数组。在Fortran中对多维数组元素进行切片比在C/ c++中容易得多。c++现在有库可以做这项工作,比如Boost或Eigen,但它们毕竟是外部库。在Fortran中,这些函数是固有的。
对于开发来说,Fortran是更快还是更方便主要取决于您需要完成的工作。作为地球物理的科学计算人员,我用Fortran(我指的是现代Fortran, >=F90)进行了大部分计算。
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我将Fortran、C和c++的速度与netlib中的经典Levine-Callahan-Dongarra基准进行了比较。使用OpenMP的多语言版本是 http://sites.google.com/site/tprincesite/levine-callahan-dongarra-vectors C语言更丑陋,因为它一开始是自动翻译,加上某些编译器的限制和pragmas插入。 c++就是在适用的地方使用STL模板的C。在我看来,STL在是否能提高可维护性方面好坏参半。
为了了解自动函数内联在多大程度上改进了优化,只需要进行很少的练习,因为示例基于传统的Fortran实践,其中很少依赖内联。
到目前为止使用最广泛的C/ c++编译器缺乏自动向量化,而这些基准测试严重依赖于此。
关于这之前的帖子:在Fortran中使用括号来指示更快或更准确的求值顺序的例子有两个。已知的C编译器没有在不禁用更重要的优化的情况下观察括号的选项。
I was doing some extensive mathematics with FORTRAN and C for a couple of years. From my own experience I can tell that FORTRAN is sometimes really better than C but not for its speed (one can make C perform as fast as FORTRAN by using appropriate coding style) but rather because of very well optimized libraries like LAPACK (which can, however, be called from C code as well, either linking against LAPACK directly or using the LAPACKE interface for C), and because of great parallelization. On my opinion, FORTRAN is really awkward to work with, and its advantages are not good enough to cancel that drawback, so now I am using C+GSL to do calculations.
Fortran可以非常方便地处理数组,特别是多维数组。在Fortran中对多维数组元素进行切片比在C/ c++中容易得多。c++现在有库可以做这项工作,比如Boost或Eigen,但它们毕竟是外部库。在Fortran中,这些函数是固有的。
对于开发来说,Fortran是更快还是更方便主要取决于您需要完成的工作。作为地球物理的科学计算人员,我用Fortran(我指的是现代Fortran, >=F90)进行了大部分计算。
我还没有听说过Fortan比C快得多,但是可以想象在某些情况下它会更快。关键不在于语言特征的存在,而在于那些(通常)不存在的特征。
一个例子是C指针。C指针几乎到处都在使用,但指针的问题是编译器通常无法判断它们是否指向同一个数组的不同部分。
例如,如果你写了一个strcpy例程,看起来像这样:
strcpy(char *d, const char* s)
{
while(*d++ = *s++);
}
编译器必须在d和s可能是重叠数组的假设下工作。所以当数组重叠时,它不能执行会产生不同结果的优化。正如您所期望的,这在很大程度上限制了可以执行的优化类型。
[我应该注意到,C99有一个“restrict”关键字,显式地告诉编译器指针不重叠。还要注意,Fortran也有指针,语义不同于C语言,但指针不像C语言那样无处不在。
但是回到C与Fortran的问题上,可以想象,Fortran编译器能够执行一些对于(直接编写的)C程序可能无法实现的优化。所以我不会对这种说法感到太惊讶。不过,我确实希望性能差异不会太大。(~ 5 - 10%)
Fortran速度更快有几个原因。然而,它们的重要性是如此无关紧要,或者可以通过任何方式解决,所以它不应该是重要的。现在使用Fortran的主要原因是维护或扩展遗留应用程序。
PURE and ELEMENTAL keywords on functions. These are functions that have no side effects. This allows optimizations in certain cases where the compiler knows the same function will be called with the same values. Note: GCC implements "pure" as an extension to the language. Other compilers may as well. Inter-module analysis can also perform this optimization but it is difficult. standard set of functions that deal with arrays, not individual elements. Stuff like sin(), log(), sqrt() take arrays instead of scalars. This makes it easier to optimize the routine. Auto-vectorization gives the same benefits in most cases if these functions are inline or builtins Builtin complex type. In theory this could allow the compiler to reorder or eliminate certain instructions in certain cases, but likely you'd see the same benefit with the struct { double re; double im; }; idiom used in C. It makes for faster development though as operators work on complex types in Fortran.