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＃程序在如此简单的任务中能够显着优于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，这种情况在其他类型的程序中也会发生吗？

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。

请不要因为“这么常见的问题”而抨击我 - 是的，我已经看到了另一个答案，但它们都处理了复杂的事情，如内存管理和缓冲区大小，这里的程序非常简单，不需要处理那些事情。

我也尝试用puts替换printf ，但那也很慢。

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。

如果你真的想测试性能差异，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，你会使用Stopwatch类 ; 在C中（至少在Windows上），您将调用QueryPerformanceCounter函数 。 使用真正的秒表计时太容易出错了。 或者至少它适合我。 无论哪种方式，请确保在您正在测试的代码之外查询这些值。

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）严重陷入困境，为可追溯到20世纪70年代的运行时环境建模。 当程序员使用电传打字机与计算机交谈时，一个具有非常原始操作系统的计算机不支持线程，用英语交谈。

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Windows中的本机操作系统字符串格式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字符串都自动为零终止，即使是那些不用于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会不允许也不会考虑它。

你可以使你的C程序和你的C＃程序一样快，使它显着更快有点延伸，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。