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
简单快捷: 这两种语言同样快,但Fortran更简单。 到底哪个更快取决于算法,但无论如何,速度上没有很大的差别。这是我2015年在德国斯图加德高性能计算中心的Fortran研讨会上所学到的。我同时使用Fortran和C语言,我也有同样的观点。
解释:
C语言是用来编写操作系统的。因此,它拥有编写高性能代码所需的更多自由。一般来说,这是没有问题的,但是如果一个人不仔细编程,他很容易减慢代码的速度。
Fortran是为科学编程而设计的。因此,它支持编写语法方面的快速代码,因为这是Fortran的主要目的。与公众的看法相反,Fortran并不是一种过时的编程语言。它的最新标准是2010年,新的编译器定期发布,因为大多数高性能代码都是用Fortran编写的。Fortran进一步支持现代功能,如编译器指令(在C语言中)。
例子: 我们想给一个大的结构体作为函数的输入参数(fortran: suboutine)。在函数中,参数不会被改变。
C同时支持引用调用和值调用,这是一个非常方便的特性。在我们的例子中,程序员可能会意外地使用按值调用。这大大降低了速度,因为需要首先将结构体复制到内存中。
Fortran只使用引用调用,这迫使程序员手动复制结构,如果他真的想要按值调用操作。在我们的例子中,通过引用调用,fortran将自动和C版本一样快。
其他回答
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.
简单快捷: 这两种语言同样快,但Fortran更简单。 到底哪个更快取决于算法,但无论如何,速度上没有很大的差别。这是我2015年在德国斯图加德高性能计算中心的Fortran研讨会上所学到的。我同时使用Fortran和C语言,我也有同样的观点。
解释:
C语言是用来编写操作系统的。因此,它拥有编写高性能代码所需的更多自由。一般来说,这是没有问题的,但是如果一个人不仔细编程,他很容易减慢代码的速度。
Fortran是为科学编程而设计的。因此,它支持编写语法方面的快速代码,因为这是Fortran的主要目的。与公众的看法相反,Fortran并不是一种过时的编程语言。它的最新标准是2010年,新的编译器定期发布,因为大多数高性能代码都是用Fortran编写的。Fortran进一步支持现代功能,如编译器指令(在C语言中)。
例子: 我们想给一个大的结构体作为函数的输入参数(fortran: suboutine)。在函数中,参数不会被改变。
C同时支持引用调用和值调用,这是一个非常方便的特性。在我们的例子中,程序员可能会意外地使用按值调用。这大大降低了速度,因为需要首先将结构体复制到内存中。
Fortran只使用引用调用,这迫使程序员手动复制结构,如果他真的想要按值调用操作。在我们的例子中,通过引用调用,fortran将自动和C版本一样快。
I think the key point in favor of Fortran is that it is a language slightly more suited for expressing vector- and array-based math. The pointer analysis issue pointed out above is real in practice, since portable code cannot really assume that you can tell a compiler something. There is ALWAYS an advantage to expression computaitons in a manner closer to how the domain looks. C does not really have arrays at all, if you look closely, just something that kind of behaves like it. Fortran has real arrawys. Which makes it easier to compile for certain types of algorithms especially for parallel machines.
在运行时系统和调用约定等方面,C语言和现代的Fortran非常相似,很难看出有什么不同。注意,这里的C实际上是基础C: c++是一个完全不同的问题,具有非常不同的性能特征。
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.
我是一个业余程序员,在这两种语言上我都是“平均”。 我发现编写快速Fortran代码比编写C(或c++)代码更容易。Fortran和C都是“历史悠久”的语言(按照今天的标准),被大量使用,并且很好地支持免费和商业编译器。
我不知道这是否是一个历史事实,但Fortran感觉它是为并行/分布式/向量化/多核化而构建的。今天,当我们谈论速度时,它几乎是“标准度量”:“它能缩放吗?”
对于纯粹的cpu计算,我喜欢Fortran。对于任何与IO相关的东西,我发现使用c更容易(无论如何这两种情况都很困难)。
当然,对于并行计算密集型代码,你可能需要使用GPU。C和Fortran都有很多或多或少很好地集成了CUDA/OpenCL接口(现在还有OpenACC)。
我比较客观的回答是:如果你对这两种语言都同样了解或不了解,那么我认为Fortran更快,因为我发现用Fortran写并行/分布式代码比用c更容易(一旦你明白你可以写“自由形式”Fortran,而不仅仅是严格的F77代码)
Here is a 2nd answer for those willing to downvote me because they don't like the 1st answer : Both language have the features required to write high-performance code. So it's dependent of the algorithm you're implementing (cpu intensive ? io intensive ? memory intensive?), the hardware (single cpu ? multi-core ? distribute supercomputer ? GPGPU ? FPGA ?), your skill and ultimately the compiler itself. Both C and Fortran have awesome compiler. (i'm seriously amazed by how advanced Fortran compilers are but so are C compilers).
PS:我很高兴你特别排除了库,因为我有很多关于Fortran GUI库的不好的东西要说。:)