为什么我的C程序比它的C＃等效速度慢？

Question

我想在C和C＃之间做一个小的基准测试，所以我编写了以下程序：

C：

int main()
{
    int i = 1;
    while (i <= 500000)
    {
        printf("%d", i);
        i++;
    }
}

C＃：

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int i = 1;
            while (i <= 500000)
            {
                Console.Write(i);
                i++;
            }
        }
    }

然后我编译它们并同时运行它们。

令我惊讶的是，C＃程序比C程序提前了大约5秒。

C是一种以其高速和高性能而闻名的语言，那么在这种情况下，C＃程序如何在这么简单的任务中显着优于C程序呢？我认为C＃速度慢得多，因为它在运行时编译，但它很容易击败从C编译的本机可执行文件。

这是什么原因，在其他类型的程序中是否也会发生这种情况？

我在Windows 8.1 Pro 64位上运行这两个程序，如果这很重要，并在C＃Express 2010中编译C＃程序，在VS2013 Express for Desktop中编译C程序。

请不要打击我这么常见的问题＆＃34; - 是的，我已经看到了另一个答案，但他们都处理了复杂的事情例如内存管理和缓冲区大小，这里的程序非常简单，不处理那些事情。

我还尝试将printf替换为puts，但这也很慢。

Answer 1

对编程语言写入控制台的速度进行基准测试毫无价值。这是这两种情况的瓶颈，而且它会搞砸你的结果。其中一个程序（C或C＃版本）的执行时间从一次运行到下一次运行会有很大差异。因此，两种语言之间的任何比较都是毫无意义的。

如果确实想要测试性能差异，那么一种方法就是编写复杂的数学算法并对其进行基准测试。不要把结果写到控制台，但是你现在知道这会破坏目的！此外，请使用高分辨率计时器。在C＃中，您将使用Stopwatch class;在C（至少在Windows上），你打电话给QueryPerformanceCounter function。 a real stopwatch的时间安排太容易出错。或者至少它适合我。无论哪种方式，请确保您在正在测试的代码中查询 之外的值。

Answer 2

这与C语言或其编译器没有任何关系，与其运行时支持库有关。减速是由您使用printf（）。

引起的

C运行时库（CRT）严重陷入泥潭，为可追溯到20世纪70年代的运行时环境建模。回到程序员使用电传打字机与计算机交谈的时候，有一个非常原始的操作系统，它不支持线程，用英语交谈等好东西。

运行时环境与现代操作系统非常不匹配，需要相当大的开销来模拟它。例如，C语言对Unicode的支持非常差。因此，您输出的每个字符串都必须精心转换为本机操作系统的字符串格式，即Windows中的utf-16。 .NET Framework使用System.String，这是一种在utf-16中编码的字符串类型。即使是最低级别，Windows也要求字符串为零终止，就像C字符串需要的那样。每个.NET字符串都会自动为零终止，即使是那些您不能用于I / O的字符串。因此不需要转换，框架可以直接调用输出字符串的操作系统函数。

那不是它结束的地方。线程的概念与CRT完全不同，它从未被设计为考虑多线程的分支，例如，修改语言环境或同时编写文本。所以CRT充满了低级锁定，以实现这一目标。实际上很少有用的开销，但必须采用，因为20世纪70年代的运行时模型不允许或不考虑它。

你可以使你的C程序与你的C＃程序一样快，使得显着更快有点延伸，但你必须绕过20世纪70年代这样做。使用wprintf（）代替已经应该有明显的区别，在调用WriteConsoleW（）或WriteFile（）之前，你不会得到奇偶校验。

请注意，这实际上并不重要。无论如何，文本在屏幕上滚动的速度远远快于人类可以读取的速度。因此，任何人都不会考虑修复这个问题。