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发信人: bigone (好好学习), 信区: Visual
标  题: C#和C++的速度大比拼(第一部分)
发信站: 荔园晨风BBS站 (Sat Jul 12 12:27:23 2003), 站内信件

C#目前是微软.NET平台首推的应用程序开发语言。C#编写的应用程序必须运行在一
个特殊的环境中,即受控环境(managed)。与以往非受控(unmanaged)的C++相
比,C#应用程序的性能到底如何呢?经过几个方面的性能测试,我们发现C#应用程
序的运行速度远远不如非受控C++应用程序。在这场速度的大比拼中,非受控C++具
有明显的优势。它将一如既往地成为大多数程序员的最爱。
  本文拟通过一些正统的和非正统的性能测试方法,对C#和C++程序进行测试。
在这些测试的统计数据中。读者会发现C#程序的性能到底如何。做为程序员,我对
C++情有独钟。在我的职业生涯中,一直都在使用Visual C++。希望本文能给程序
员们一点提示,以便在编写不同的应用时选择适合的编程语言。
  Visual C++是Win32平台上性能最好的编译器之一,我想这已经成为一种共识
。.NET是微软提供的一种新的应用平台。
  首先我说明一下自己机器的软硬件环境:
  硬件环境:Dell Inspiron 3800 G700GT 笔记本电脑 CPU/PIII/700,
ROM/128MB,HD/12GB。
软件环境:Windows 2000 + SP2,.NET平台 + Visual Studio.NET,Office XP。

所有的测试均是在命令行状态下以RELEASE模式编译程序,而非Visual Studio
IDE集成开发环境,并在命令行状态下执行程序。没有对编译过程进行任何优化。

本文的测试由四个部分组成。其中包括用著名的埃拉托色尼过滤算法(Sieves
of Eratosthenes)进行的测试及其它的单项测试,单项测试主要的考察.NET框架
中特定项目的性能:

Hello World 测试
  .NET框架的一个问题是程序的启动时间。因为.NET框架运行在Win32之上,因
此要启动一个.NET框架程序需要额外的启动时间开销。
埃拉托色尼过滤算法(Sieve of Eratosthenes)测试
  这个过滤算法是一个古老的寻找素数的方法。因为开发这个算法是为人类所用
,因此这个算法很占用CPU资源(非CPU优化),从而能提供非常好的基准反映人为
因素。记住,编写程序的总是人。
数据库存取测试
  当今应用程序服务器往往都要用到数据库,所以我觉得用ADO.NET来测试C#的
数据库存取性能与用常规ADO测试Visual C++的数据库存取性能进行比较是很能说
明问题的一个好方法。
XML测试
  XML是一种最新的并且是流行的技术。因此许多人都会对用C# 和Visual C++解
析XML的性能感兴趣。
本文不打算对测试结果进行详细解释。在每一项测试中,我首先将用于测试的算法
和代码列出来。然后再列出测试结果数据。最后,针对这些数据勾勒出简要的结论

有一点在测试过程中相当重要,那就是我试图使两个环境的测试代码尽可能相同。
这样可以使得测试结果更有说服力。

Hello World
Hello World测试程序主要是评测加载一个程序及其运行时环境所用的时间。C++的
程序运行需要C运行库,从所周知,这个库是相当轻量级的。而C#程序的运行必须
要加载.NET框架,从目前的情况看,这个框架无庸置疑不是一个轻量级的。
Hello World程序的C++代码如下: 代码一:helloworld.cpp
#include
int main(int argc, char *argv[])
{
std::cout << "Hello World" << std::endl;
return 0;
};
Hello World程序的C#代码如下: 代码二:helloworld2.cs
using System;
namespace HelloWorld
{
class Class1
{
static void Main(string[] args)
{
Console.WriteLine("Hello World");
}
}
}
  从这个测试的结果中,我们可以看到程序在相应环境中的加载时间。对于一个
只完成简单任务的程序来说,无疑我们需要它能快速加载和退出。Perl脚本是个有
代表性的例子,运行这种需要大量的加载时间,从而导致其不能满足基于CGI且面
向性能的Web站点的需要。这时,人们常常选择C++程序替Perl脚本。但对于需要长
时间处于激活状态的程序,其加载时间相对运行时性能来说就显得并不是那么很重
要了。下表是十次测试的结果:
表一:Hello World 测试结果 序号 C++(~毫秒) C#(~毫秒)
1 40 1221
2 20 121
3 10 130
4 10 100
5 10 110
6 10 130
7 10 120
8 10 140
9 10 150
10 20 140
平均值 15 235

  测试结果的精确程度由GetTickCount函数的精度决定。其精度大概在百分之一
秒。从结果我们可以得出这样的结论。第一,冷启动.NET应用过程所花费的时间比
运行相同的应用多出一秒的时间。第二,启动后的程序再运行时,在C++代码大约
是C#代码运行时间开销的十分之一。一般这种差别可以忽略不计。

埃拉托色尼过滤算法测试
  埃拉托色尼过滤算法测试程序评估基本的整型算法和比较逻辑。这个算法历史
悠久,它早在计算机出现之前就已经存在。因此用它来评估人们在各种环境中创建
的算法性能具有一定的典型性或代表性。
埃拉托色尼过滤算法的C++代码如下:

代码三:sieve.cpp
#include
#include
#include
#include
#include

using namespace std;
int main(int argc, char *argv[])
{
if (argc != 2)
{
std::cerr << "Usage:\tsieve [iterations]\n";
return 1;
};

size_t NUM = atoi(argv[1]);
DWORD dw = ::GetTickCount();
vector primes(8192 + 1);
vector::iterator pbegin = primes.begin();
vector::iterator begin = pbegin + 2;
vector::iterator end = primes.end();

while (NUM--)
{
fill(begin, end, 1);
for (vector::iterator i = begin;
i < end; ++i)
{
if (*i)
{
const size_t p = i - pbegin;
for (vector::iterator k = i + p;
k < end; k += p)
{
*k = 0;
}
}
}
}

DWORD dw2 = ::GetTickCount();
std::cout << "Milliseconds = " << dw2-dw
<< std::endl;
return 0;
}
下面是埃拉托色尼过滤算法的C#代码: 代码四:
using System;
namespace Sieve
{
class Class1
{
static void Main(string[] args)
{
if (args.Length != 1)
{
Console.WriteLine("Usage:\tsieve "
"[iterations]");
return;
}

int NUM = int.Parse(args[0]);
long dt = DateTime.Now.Ticks;
int[] primes = new int[8192+1];
int pbegin = 0;
int begin = 2;
int end = 8193;

while (NUM-- != 0)
{
for (int i = 0; i < end; i++)
{
primes[i] = 1;
}

for (int i = begin; i < end; ++i)
{
if (primes[i] != 0)
{
int p = i - pbegin;
for (int k = i + p; k < end; k += p)
{
primes[k] = 0;
};
}
};
};

long dt2 = DateTime.Now.Ticks;
System.Console.WriteLine("Milliseconds = {0}",
(dt2-dt)/10000);
}
}
}
  测试的结果并不足以说明那一种环境更快。在这两个语言的测试中,我旨在说
明哪一种语言的构造对测试的结果影响最大。当你基于性能的考虑来选择某种语言
时,应该直接考虑心需要哪种类型的性能。在这里,埃拉托色尼过滤算法测试的是
循环构造以及比较逻辑和整数基本类型的处理。下面是十次测试,每次进行10000
次重复的测试结果:
表二:过滤算法测试结果 序号 C++(~毫秒) C#(~毫秒)
1 1342 2724
2 1342 2714
3 1342 2724
4 1342 2724
5 1342 2734
6 1342 2724
7 1362 2734
8 1352 2734
9 1362 2724
10 1352 2724
平均值 1348 2726

  这个结果很能说明问题。整数计算C#所花的时间是C++的两倍。所以对于一个
逻辑复杂的服务器来说,使用非受管C++代码比C#代码更适合。
上面的C++代码和C#代码之间有一个差别,即C#使用的是本机数组,而C++代码用的
是向量模板类,我用本机数组重写了C++代码,按说应该更快。是结果不是这样,
本机C++数组执行用时是1900毫秒。(待续)


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※ 来源:·荔园晨风BBS站 bbs.szu.edu.cn·[FROM: 192.168.1.49]


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