与c#和Java相比,编译c++文件需要很长时间。编译一个c++文件比运行一个正常大小的Python脚本花费的时间要长得多。我目前使用vc++,但它与任何编译器是一样的。为什么会这样?

我能想到的两个原因是加载头文件和运行预处理器,但这似乎不能解释为什么需要这么长时间。


当前回答

我能想到有两个问题可能会影响c++程序的编译速度。

POSSIBLE ISSUE #1 - COMPILING THE HEADER: (This may or may not have already been addressed by another answer or comment.) Microsoft Visual C++ (A.K.A. VC++) supports precompiled headers, which I highly recommend. When you create a new project and select the type of program you are making, a setup wizard window should appear on your screen. If you hit the “Next >” button at the bottom of it, the window will take you to a page that has several lists of features; make sure that the box next to the “Precompiled header” option is checked. (NOTE: This has been my experience with Win32 console applications in C++, but this may not be the case with all kinds of programs in C++.)

POSSIBLE ISSUE #2 - THE LOCATION BEING COMPILED TO: This summer, I took a programming course, and we had to store all of our projects on 8GB flash drives, as the computers in the lab we were using got wiped every night at midnight, which would have erased all of our work. If you are compiling to an external storage device for the sake of portability/security/etc., it can take a very long time (even with the precompiled headers that I mentioned above) for your program to compile, especially if it’s a fairly large program. My advice for you in this case would be to create and compile programs on the hard drive of the computer you’re using, and whenever you want/need to stop working on your project(s) for whatever reason, transfer them to your external storage device, and then click the “Safely Remove Hardware and Eject Media” icon, which should appear as a small flash drive behind a little green circle with a white check mark on it, to disconnect it.

我希望这对你有帮助;如果有,请告诉我!:)

其他回答

最大的问题是:

1)无限头解析。已经提到过。缓解(如#pragma once)通常只适用于每个编译单元,而不是每个构建。

2)事实上,工具链经常被分离成多个二进制文件(make、预处理器、编译器、汇编器、归档器、impdef、链接器和dll工具),这些二进制文件必须在每次调用(编译器、汇编器)或每一对文件(归档器、链接器和dll工具)时重新初始化和重新加载所有状态。

请参见关于comp.compilers: http://compilers.iecc.com/comparch/article/03-11-078的讨论,特别是这个:

http://compilers.iecc.com/comparch/article/02-07-128

请注意,comp.compilers的主持人John似乎也同意这一点,这意味着如果完全集成工具链并实现预编译的头文件,那么C语言也应该可以达到类似的速度。许多商业C编译器在某种程度上都这样做。

请注意,Unix将所有内容分解为单独的二进制文件的模型对于Windows来说是一种最坏的情况模型(其进程创建缓慢)。在比较Windows和*nix之间的GCC构建时间时,这是非常明显的,特别是当make/configure系统还调用一些程序只是为了获取信息时。

几个原因

头文件

每个编译单元都需要(1)加载和(2)编译数百甚至数千个头文件。 每个编译单元通常都需要重新编译它们, 因为预处理器确保编译头文件的结果可能在每个编译单元之间有所不同。 (宏可以在一个编译单元中定义,它会改变头文件的内容)。

这可能是主要原因,因为它需要为每个编译单元编译大量的代码, 此外,每个头文件都必须编译多次 (对于包含它的每个编译单元一次)。

链接

一旦编译完成,所有的目标文件都必须链接在一起。 这基本上是一个整体过程,不能很好地并行化,并且必须处理您的整个项目。

解析

语法非常复杂,难以解析,严重依赖上下文,并且很难消除歧义。 这要花很多时间。

模板

在c#中,List<T>是唯一被编译的类型,无论程序中有多少个List实例化。 在c++中,vector<int>和vector<float>是一个完全独立的类型,它们必须分别编译。

Add to this that templates make up a full Turing-complete "sub-language" that the compiler has to interpret, and this can become ridiculously complicated. Even relatively simple template metaprogramming code can define recursive templates that create dozens and dozens of template instantiations. Templates may also result in extremely complex types, with ridiculously long names, adding a lot of extra work to the linker. (It has to compare a lot of symbol names, and if these names can grow into many thousand characters, that can become fairly expensive).

当然,它们加剧了头文件的问题,因为模板通常必须在头文件中定义, 这意味着必须为每个编译单元解析和编译更多的代码。 在纯C代码中,标头通常只包含前向声明,但实际代码很少。 在c++中,几乎所有的代码都驻留在头文件中是很常见的。

优化

c++允许进行一些非常戏剧化的优化。 c#或Java不允许完全消除类(为了反射的目的,它们必须存在), 但即使是一个简单的c++模板元程序也可以很容易地生成几十个或数百个类, 所有这些都在优化阶段被内联并再次消除。

此外,c++程序必须由编译器完全优化。 c#程序可以依赖JIT编译器在加载时执行额外的优化, c++没有任何这样的“第二次机会”。编译器生成的是它将要得到的优化。

c++被编译成机器代码,这可能比Java或. net使用的字节码更复杂(特别是在x86的情况下)。 (这只是出于完整性而提到的,因为它是在评论中提到的。 在实践中,这一步所花费的时间不太可能超过编译时间的一小部分)。

结论

这些因素中的大多数是由C代码共享的,这实际上是相当有效的编译。 在c++中,解析步骤要复杂得多,可能会占用更多的时间,但主要的问题可能是模板。 它们很有用,并使c++成为一种更强大的语言,但它们也在编译速度方面付出了代价。

任何编译器的减速都不一定相同。

我没有使用过Delphi或Kylix,但在MS-DOS时代,Turbo Pascal程序几乎可以立即编译,而等效的Turbo c++程序只能爬行。

两个主要的区别是一个非常强大的模块系统和允许单次编译的语法。

编译速度当然可能不是c++编译器开发人员的优先考虑事项,但C/ c++语法中也有一些固有的复杂性,这使得处理起来更加困难。(我不是C方面的专家,但Walter Bright是,在构建了各种商业C/ c++编译器之后,他创建了D语言。他的改变之一是强制使用上下文无关的语法,使语言更容易解析。)

此外,您还会注意到,makefile通常设置为每个文件都单独用C编译,因此如果10个源文件都使用相同的包含文件,则该包含文件将被处理10次。

Most answers are being a bit unclear in mentioning that C# will always run slower due to the cost of performing actions that in C++ are performed only once at compile time, this performance cost is also impacted due runtime dependencies (more things to load to be able to run), not to mention that C# programs will always have higher memory footprint, all resulting in performance being more closely related to the capability of hardware available. The same is true to other languages that are interpreted or depend on a VM.

你得到的代价是程序运行得稍微快一点。在开发期间,这对您来说可能是一种冷漠的安慰,但一旦开发完成,并且程序只是由用户运行时,它就会变得非常重要。