性能之争C++、C#、Java...

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        今天在偶然http://blog.csdn.net/JCreators上看到了一篇关于新的JVM(1.4.2)如何大幅度Java的运行效率的文章,文中列出了一大堆例证指出Java在很多情况都要比C++快。那种感觉就像一个饱受委屈的人终于扬眉吐气了,以至于标题都写成了《多家权威机构、几十个权威证据证明:Java比java快 》(没有针对个人的意思)。禁不住有些话想说:
        我从两年前开始用C#之初(之前用过一点Java和C++),就一直认为C#在运行效率上会在不久的将来和C++匹敌,甚至超过C++,尽管我未进行任何测试。为什么这么说呢?首先就语言的本质来看C#/Java并不比C++更动态,如果按照动态能力排队的话,三者基本是站在同一个位置。C#/Java通过Reflection获得了一点看似动态的特性,当然代价就是在文件中携带更多MetaData(在这方面.NET显然比Java走的更远,所以.NET的程序集往往要大一点,当然也有中间语言指令长度的问题),但大家都看得出来这本身就是一个静态的机制(Emit也不例外),C++完全可以实现这个能力。我想很多人都实现过用一个HashTable提供动态查找一个对象的属性的基类。如果对C++进行适当的剪裁并使用适当的库(提供垃圾收集、反射能力等),并放弃直接控制机器的能力,比如不能直接读写内存,C++和C#/Java几乎是等价的。所以说C#/Java和C++是在同样的抽象层次上的。而不同之处是语言的设计目标和编译模型。
        C的设计目标就是保留对机器的最直接的控制能力,C++继承了C同时又增加了提供多范式编程的能力而使C++可以胜任所有静态语言的工作。所以C++很复杂也很强大。
        Java抛弃了对机器的直接控制和多范式编程的能力而把语言的简洁性看成是至高无上的(玩笑:极力讨好程序员,不管机器在后面多干了多少活)。而C#基本与Java站在同一个位置但稍稍向C++折衷了一点点。所以Java/C#很单纯。
        从编译模型来看C++是Source->Native而C#/Java with JIT是Source->IL->Native,平台无关的IL给C#和Java带来了跨平台的可能,并且带来了最终代码有可能比C++快的潜力,因为IL可以即时编译成目标平台优化的本地代码(当然代价就是即时编译的时间),这是C++做不到的。有人说我把混淆了的源代码和编译器一起发布不就行了,好办法啊,但问题时C++的编译器实在是太慢了,比C#的Source->IL->Native两次编译时间之和还要要慢许多倍。不过这提出了另一种折衷方案:是否能即保留C++对对机器的直接的控制和多范式能力又能够利用两步编译的优势,哇塞,这不就是传说中Managed C++吗?看来在未来的IL语言的世界里C++仍将是最强大的语言。
        而既然C#/Java with JIT和C++是都是一样静态的处在同样抽象层次的语言而最终又都是编译成Native Code来执行,IL又有针对目标平台优化的优势。为什么前者会大大慢于后者呢?同样的1+1编译到机器码后性能差数倍,难道写C#/Java的JIT Compiler都是笨蛋,显然不是,这是误解。但问题是如何进行公证的测试?把C++如上改造一番,剪裁、放弃对机器直接控制的能力再加上GC等,那有意义吗。而且我想如果那样测试的话C#/Java JIT早就可以胜出了,毕竟人家是统一设计并优化的。而现在的结果表明即使用改造C++的也是可以胜出的那说明GC真的运行的很快并且针对目标平台的优化起了作用,我想C#/Java with JIT还可以更快。不过速度仍不敌未来的Managed C++。如果非要我在C#和java whit JIT中间选择一个的话我觉得还是C#会快一些,因为上面说的C#向C++的一点点折衷,并且C#可以使用unsafe code直接访问内存。
        另一个大家一直觉得C#/Java非常慢的原因来自历史偏见。因为Java without JIT的时候真的是慢的可以,在我的可以流畅运行Quake3的机器上用Java2D就像幻灯片。尤其在解释型语言的阴影中还有Gates同志创造的在性能上被人诟病已久Basic,(当然从名字就可以看出Basic不是为效率设计的,其实Basic也有非常快的不知大家用过DarkBasic没),这个第一印象往往是很难改变的,即使Java有了JIT,即使JIT被一次又一次优化。C#就更倒霉了,人家也没有解释运行的历史就因为长得和Java像就被扣了帽子,惨哪。

附:
        http://www.tempest-sw.com/benchmark/上有一个计算PI的benchmark,程序极简单用不上任何高级的特性,就像大家都退回到C的时代赛跑,结果和我猜测的差不多,静态语言间速度都差不多,动态语言要比静态语言慢20倍以上。

        关于.NET性能的技巧http://weblogs.asp.net/ricom/非常好。

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