Question

hello stackoverflow用户，这是我提出的第一个问题，所以如果我的表达方式有任何错误，请指出，谢谢

我在Java和C ++中编写了这个简单的计算函数

爪哇：

long start = System.nanoTime();
long total = 0;
for (int i = 0; i < 2147483647; i++) {
    total += i;
}
System.out.println(total);
System.out.println(System.nanoTime() - start);

C ++：

auto start = chrono::high_resolution_clock::now();
register long long total = 0;
for (register int i = 0; i < 2147483647; i++)
{
    total += i;
}
cout << total << endl;
auto finish = chrono::high_resolution_clock::now();
cout << chrono::duration_cast<chrono::nanoseconds>(finish - start).count() << endl;

软件： - JDK8u11 - Microsoft Visual C ++编译器（2013）

结果：

爪哇： 2305843005992468481 1096361110

C ++： 2305843005992468481 6544374300

计算结果相同，这很好然而，打印的纳米时间显示Java程序需要1秒钟，而在C ++中需要6秒钟才能执行

我已经做了很长一段时间的Java，但我是C ++的新手，我的代码有什么问题吗？或者通过简单的计算，C ++比Java慢？

另外，我在我的C ++代码中使用了“register”关键字，希望它能带来性能提升，但执行时间完全不同，有人可以解释一下吗？

编辑：我的错误是C ++编译器设置没有优化，输出设置为x32，应用/ O2 WIN64并删除DEBUG后，程序只用0.7秒执行

默认情况下JDK对输出应用优化，但是VC ++不是这种情况，默认情况下有利于编译速度，不同的C ++编译器的结果也不同，有些会在编译时计算循环的结果，导致极短执行时间（约5微秒）

注意：在适当的条件下，C ++程序在这个简单的测试中将比Java执行得更好，但是我注意到跳过许多运行时安全检查，违反了它作为“安全语言”的调试意图，我相信C ++会更多在大型数组测试中胜过Java，因为它没有绑定检查

Answer 1

在Linux / Debian / Sid / x86-64上，使用OpenJDK 7和

// file test.java
class Test {
    public static void main(String[] args) {
    long start = System.nanoTime();
    long total = 0;
    for (int i = 0; i < 2147483647; i++) {
        total += i;
    }
    System.out.println(total);
    System.out.println(System.nanoTime() - start);
    }
}

和GCC 4.9 with

   // file test.cc
#include <iostream>
#include <chrono>

int main (int argc, char**argv) {
 using namespace std;
 auto start = chrono::high_resolution_clock::now();
 long long total = 0;
 for (int i = 0; i < 2147483647; i++)
   {
     total += i;
   }
 cout << total << endl;
 auto finish = chrono::high_resolution_clock::now();
 cout << chrono::duration_cast<chrono::nanoseconds>(finish - start).count()
      << endl;
}

然后使用

编译并运行test.java

javac test.java
java Test

我正在获得输出

2305843005992468481
774937152

在使用优化编译test.cc

时

g++ -O2 -std=c++11 test.cc -o test-gcc

并且正在运行./test-gcc它会更快

2305843005992468481
40291

当然没有优化g++ -std=c++11 test.cc -o test-gcc，运行速度较慢

2305843005992468481
5208949116

通过使用g++ -O2 -fverbose-asm -S -std=c++11 test.cc查看汇编代码，我看到编译器在编译时计算了结果：

    .globl  main
    .type   main, @function
  main:
  .LFB1530:
    .cfi_startproc
    pushq   %rbx    #
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 3, -16
    call    _ZNSt6chrono3_V212system_clock3nowEv    #
    movabsq $2305843005992468481, %rsi  #,
    movl    $_ZSt4cout, %edi    #,
    movq    %rax, %rbx  #, start
    call    _ZNSo9_M_insertIxEERSoT_    #
    movq    %rax, %rdi  # D.35007,
    call    _ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_  #
    call    _ZNSt6chrono3_V212system_clock3nowEv    #
    subq    %rbx, %rax  # start, D.35008
    movl    $_ZSt4cout, %edi    #,
    movq    %rax, %rsi  # D.35008, D.35008
    call    _ZNSo9_M_insertIlEERSoT_    #
    movq    %rax, %rdi  # D.35007,
    call    _ZSt4endlIcSt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIT_T0_ES6_  #
    xorl    %eax, %eax  #
    popq    %rbx    #
    .cfi_def_cfa_offset 8
    ret
    .cfi_endproc
  .LFE1530:
            .size   main, .-main

所以你只需要在编译器中启用优化（或切换到更好的编译器，如GCC 4.9）

关于Java低级别优化的BTW发生在JIT的JVM。我不太了解JAVA，但我认为我不需要打开它们。我知道在GCC上你需要启用优化，当然提前（例如-O2）

^{PS：我在21世纪从未使用任何Microsoft编译器，因此我无法帮助您了解如何在其中启用优化。}

最后，我不相信这样的微基准是重要的。 Benchmark然后优化您的实际应用程序。

Answer 2

我的系统上需要大约0.6秒（.592801000秒），Intel 2600K，3.40ghz，MSVC Express 2013,64位模式，标准版本。设置完成后将cout移动到不包括cout的开销。

#include <iostream>
#include <chrono>

using namespace std;

int main()
{
    auto start = chrono::high_resolution_clock::now();
    register long long total = 0;
    for (register int i = 0; i < 2147483647; i++)
    {
        total += i;
    }
    auto finish = chrono::high_resolution_clock::now();
    cout << total << endl;
    cout << chrono::duration_cast<chrono::nanoseconds>(finish - start).count() << endl;
    return 0;
}

Answer 3

我认为描述为什么C / C ++总是比Java更快的最简单的方法是了解Java的工作原理。

从一开始，Java就是为了促进跨平台软件而开发的。在Java之前，必须分别在每个机器系列上编译它们的程序。即使是现在，随着各种硬件架构，公认的标准和操作系统的出现，人们无法克服这一障碍。 Java通过其编译器和JVM实现了这一点。编译器应用它可以进行的任何优化，并将其组装成Java字节码，这类似于编译的优化源的简写。但是，处理器还不能理解这个字节码。

这就是Java虚拟机的用武之地。首先，JVM会确定它运行的环境并加载适当的转换表。然后将字节码读入JVM，并在表格中查找每个代码并将其转换为环境的本机代码，然后执行。

如您所知，每条指令都需要一点点时间。但是使用已编译的C / C ++程序，它已经在正确的机器代码中并立即执行。

有趣的说明 - 出于性能原因，所有操作系统和大多数设备驱动程序都是用C语言编写的。

为什么这个简单的C ++加法比同等的Java慢6倍？

3 个答案: