เขียนใน C เพื่อประสิทธิภาพ? [ปิด]

ฉันรู้ว่าฉันเคยได้ยินบ่อยๆว่า C มักจะมีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพมากกว่า C ++ ฉันไม่ได้คิดอย่างอื่นจนกว่าฉันจะรู้ว่า MSVC ดูเหมือนจะไม่สนับสนุนมาตรฐานใหม่ล่าสุดของ C แต่รุ่นล่าสุดรองรับ C99 (เท่าที่ฉันรู้)

ฉันวางแผนที่จะเขียนไลบรารีด้วยโค้ดบางอย่างเพื่อให้แสดงผลใน OpenGL เพื่อให้ฉันสามารถนำมาใช้ซ้ำได้ ฉันวางแผนที่จะเขียนไลบรารีใน C เนื่องจากการเพิ่มประสิทธิภาพใด ๆ ก็ยินดีต้อนรับเมื่อมันมาถึงกราฟิก

แต่มันจะคุ้มหรือไม่ รหัสที่ใช้ไลบรารีน่าจะเขียนใน C ++ และฉันต้องการรหัสใน C ++ โดยทั่วไป

อย่างไรก็ตามถ้ามันสร้างความแตกต่างเล็กน้อยในการแสดงฉันก็น่าจะไปกับ C

อาจสังเกตได้ว่าห้องสมุดนี้จะเป็นสิ่งที่ฉันจะใช้ในการทำงานกับ Windows / OS X / Linux และฉันอาจรวบรวมทุกอย่างโดยพื้นฐาน (MSVC สำหรับ Windows, Clang หรือ GCC สำหรับ OS X และ GCC สำหรับ Linux .. . หรือคอมไพเลอร์ของ Intel สำหรับทุกสิ่ง)

ฉันได้ดูไปรอบ ๆ และฉันพบว่ามีการเปรียบเทียบและเช่นนั้น แต่ทุกสิ่งที่ฉันเห็นได้เกี่ยวข้องกับ GCC มากกว่า MSVC และ Clang นอกจากนี้มาตรฐานไม่ได้พูดถึงมาตรฐานของภาษาที่ใช้ ใครมีความคิดเห็นเกี่ยวกับเรื่องนี้?

แก้ไข:ฉันแค่อยากจะแบ่งปันมุมมองของฉันกับคำถามนี้หลังจากประสบการณ์มากขึ้นสองปี ฉันสิ้นสุดโครงการที่ฉันถามคำถามนี้ใน C ++ ฉันเริ่มโครงการอื่นในเวลาเดียวกันใน C เนื่องจากเรากำลังมองหาประสิทธิภาพเล็กน้อยที่เราสามารถทำได้และต้องการให้โครงการเชื่อมโยงได้ใน C สองสามเดือนที่ผ่านมาฉันมาถึงจุดที่ฉันต้องการแผนที่และขั้นสูง การจัดการสตริง ฉันรู้ถึงความสามารถนี้ในไลบรารีมาตรฐาน C ++ และในที่สุดก็มาถึงข้อสรุปว่าโครงสร้างเหล่านั้นในไลบรารีมาตรฐานน่าจะมีประสิทธิภาพสูงกว่าและมีเสถียรภาพมากกว่าแผนที่และสายอักขระที่ฉันสามารถนำไปใช้ใน C ในเวลาที่เหมาะสม ความต้องการที่จะเชื่อมโยงใน C นั้นเป็นที่พอใจอย่างง่ายดายโดยการเขียนอินเตอร์เฟส C ไปยังโค้ด C ++ ซึ่งทำได้อย่างรวดเร็วด้วยประเภททึบแสง การเขียนซ้ำไลบรารีใน C ++ ดูเหมือนจะเร็วกว่าเมื่อเขียนใน C และมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อบกพร่องน้อยกว่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งการรั่วไหลของหน่วยความจำ ฉันยังสามารถใช้ไลบรารีเธรดไลบรารีมาตรฐานซึ่งทำได้ง่ายกว่าการใช้แอปพลิเคชันเฉพาะแพลตฟอร์ม ในท้ายที่สุดฉันเชื่อว่าการเขียนห้องสมุดใน C ++ นำไปสู่ผลประโยชน์ที่ยอดเยี่ยมด้วยค่าใช้จ่ายด้านประสิทธิภาพที่เล็กน้อย ฉันยังไม่ได้ทำการเปรียบเทียบเวอร์ชัน C ++ แต่ฉันเชื่อว่าอาจเป็นไปได้ว่าฉันได้รับประสิทธิภาพบางอย่างโดยใช้โครงสร้างข้อมูลไลบรารีมาตรฐานมากกว่าที่ฉันเขียน ฉันเชื่อว่าการเขียนไลบรารี่ใน C ++ นำไปสู่ผลประโยชน์ที่ยอดเยี่ยมโดยมีค่าใช้จ่ายเล็กน้อย ฉันยังไม่ได้ทำการเปรียบเทียบเวอร์ชัน C ++ แต่ฉันเชื่อว่าอาจเป็นไปได้ว่าฉันได้รับประสิทธิภาพบางอย่างโดยใช้โครงสร้างข้อมูลไลบรารีมาตรฐานมากกว่าที่ฉันเขียน ฉันเชื่อว่าการเขียนไลบรารี่ใน C ++ นำไปสู่ผลประโยชน์ที่ยอดเยี่ยมโดยมีค่าใช้จ่ายเล็กน้อย ฉันยังไม่ได้ทำการเปรียบเทียบเวอร์ชัน C ++ แต่ฉันเชื่อว่าอาจเป็นไปได้ว่าฉันได้รับประสิทธิภาพบางอย่างโดยใช้โครงสร้างข้อมูลไลบรารีมาตรฐานมากกว่าที่ฉันเขียน

ฉันเดาว่าคนมักจะอ้างว่า C เร็วกว่า C ++ เพราะเหตุผลเรื่องประสิทธิภาพใน C + + นั้นไม่ได้ช้ากว่าหรือเร็วกว่า แต่รหัส C ++ บางอย่างอาจปิดบังบทลงโทษที่ซ่อนอยู่ ตัวอย่างเช่นสามารถมีการคัดลอกและการแปลงโดยนัยซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ทันทีเมื่อดูรหัส C ++ บางส่วน

ลองทำคำสั่งต่อไปนี้:

foo->doSomething(a + 5, *c);

สมมติว่าdoSomethingมีลายเซ็นต่อไปนี้เพิ่มเติม:

void doSomething(int a, long b);

ตอนนี้เรามาลองวิเคราะห์ผลกระทบที่เป็นไปได้ของแถลงการณ์นี้โดยเฉพาะ

ใน C ความหมายค่อนข้างชัดเจน fooสามารถเป็นตัวชี้ไปยัง struct เท่านั้นและdoSomethingต้องเป็นตัวชี้ไปยังฟังก์ชัน *cการเพิ่มความยาวและการa + 5เพิ่มจำนวนเต็ม ความไม่แน่นอนเพียงอย่างเดียวมาจากประเภทของa: หากไม่ใช่ int จะมีการแปลง แต่นอกเหนือจากนั้นมันง่ายที่จะหาจำนวนผลกระทบด้านประสิทธิภาพของคำสั่งเดียวนี้

ตอนนี้ลองเปลี่ยนเป็น C ++ ข้อความเดียวกันนี้สามารถมีคุณสมบัติด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกันมาก:

1. doSomethingอาจเป็นฟังก์ชั่นสมาชิกที่ไม่ใช่เสมือน (ราคาถูก), ฟังก์ชั่นสมาชิกเสมือน (แพงกว่านิดหน่อย) std::function, แลมบ์ดา ... เป็นต้นสิ่งที่แย่กว่านั้นfooอาจเป็นประเภทคลาสที่บรรทุกเกินพิกัดoperator->ด้วยการดำเนินการบางอย่างที่ซับซ้อน ดังนั้นเพื่อที่จะวัดปริมาณค่าใช้จ่ายของการโทรdoSomethingก็ตอนนี้จำเป็นที่จะต้องรู้ธรรมชาติที่แท้จริงของและfoodoSomething
2. aอาจจะเป็นจำนวนเต็มหรืออ้างอิงถึงจำนวนเต็ม (ร้ายเพิ่มเติม) operator+(int)หรือประเภทชั้นเรียนซึ่งการดำเนินการ intผู้ประกอบการยังสามารถส่งกลับชนิดชั้นอื่นซึ่งเป็นปริยายแปลงสภาพให้แก่ อีกครั้งต้นทุนประสิทธิภาพไม่ชัดเจนจากคำสั่งเพียงอย่างเดียว
3. coperator*()อาจจะเป็นประเภทระดับการดำเนินการ มันอาจจะเป็นการอ้างอิงถึงlong*ฯลฯ

คุณได้รับรูปภาพ เนื่องจาก c ++ 's คุณลักษณะของภาษามันเป็นเรื่องยากที่จะหาจำนวนค่าใช้จ่ายในการปฏิบัติงานเป็นคำสั่งเดียวมากกว่าที่เป็นอยู่ใน C. ในตอนนี้นอกจากนี้แนวคิดเช่นstd::vector, std::stringมักใช้ใน C ++ ซึ่งมีลักษณะการทำงานของพวกเขาเองและจัดสรรหน่วยความจำซ่อนแบบไดนามิก ( ดูคำตอบของ @ Ian ด้วย)

ดังนั้นกำไรคือ: โดยทั่วไปไม่มีความแตกต่างในประสิทธิภาพที่เป็นไปได้โดยใช้ C หรือ C ++ แต่สำหรับโค้ดที่มีประสิทธิภาพที่สำคัญจริง ๆ ผู้คนมักนิยมใช้ C เพราะมีบทลงโทษที่ซ่อนเร้นอยู่

โค้ดที่เขียนใน C ++ สามารถเร็วกว่าใน C สำหรับงานบางประเภท

ถ้าคุณชอบ C ++ ให้ใช้ C ++ ปัญหาประสิทธิภาพใด ๆ จะไม่สำคัญเมื่อเทียบกับการตัดสินใจแบบอัลกอริทึมของซอฟต์แวร์ของคุณ

หนึ่งในหลักการออกแบบของ C ++ คือคุณไม่ต้องจ่ายเงินสำหรับคุณสมบัติที่คุณไม่ได้ใช้ ดังนั้นหากคุณเขียนโค้ดใน C ++ และหลีกเลี่ยงฟีเจอร์ที่ไม่มีอยู่ใน C ดังนั้นโค้ดที่คอมไพล์แล้วจะให้ผลการทำงานที่เทียบเท่า (แม้ว่าคุณจะต้องทำการวัด)

มีค่าใช้จ่ายเล็กน้อยในการใช้คลาสเช่นเปรียบเทียบกับ structs และฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องมากมาย ฟังก์ชั่นเสมือนจริงจะมีค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อยและคุณจะต้องวัดประสิทธิภาพเพื่อดูว่าเป็นเรื่องสำคัญสำหรับแอปพลิเคชันของคุณหรือไม่ เช่นเดียวกันสำหรับคุณสมบัติภาษา C ++ อื่น ๆ

เหตุผลหนึ่งที่ภาษาระดับสูงกว่าบางครั้งช้าลงก็คือพวกเขาสามารถซ่อนเบื้องหลังการจัดการหน่วยความจำได้มากขึ้นกว่าภาษาระดับต่ำกว่า

ภาษาใด ๆ (หรือไลบรารี, API ฯลฯ ) ที่สรุปรายละเอียดในระดับต่ำอาจทำให้การดำเนินงานมีราคาแพง ตัวอย่างเช่นในบางภาษาตัดแต่งช่องว่างต่อท้ายจากสตริงเป็นผลลัพธ์ในการจัดสรรหน่วยความจำและสำเนาของสตริง การจัดสรรหน่วยความจำและการคัดลอกโดยเฉพาะอาจมีค่าใช้จ่ายสูงหากเกิดขึ้นซ้ำ ๆ ในวงที่แน่น

หากคุณเขียนโค้ดประเภทนี้ใน C มันจะชัดแจ้งโจ๋งครึ่ม ใน C ++ อาจน้อยกว่านั้นเนื่องจากการจัดสรรและการคัดลอกอาจถูกแยกออกไปเป็นคลาสหนึ่ง พวกเขาอาจถูกซ่อนอยู่หลังโอเปอเรเตอร์ที่ดูเกินความไร้เดียงสาหรือตัวสร้างสำเนา

ดังนั้นใช้ C ++ ถ้าคุณต้องการ แต่อย่าหลงเชื่อด้วยความสะดวกสบายที่เป็นนามธรรมเมื่อคุณไม่รู้ว่าอะไรซ่อนอยู่ข้างใต้

แน่นอนใช้ profiler เพื่อค้นหาว่าโค้ดของคุณช้าลงเพียงใด

สำหรับสิ่งที่คุ้มค่าฉันมักจะเขียนไลบรารีของฉันใน C ++ 11 สำหรับชุดคุณลักษณะขั้นสูง ฉันชอบที่จะสามารถใช้ประโยชน์จากสิ่งต่าง ๆ เช่นพอยน์เตอร์ที่ใช้ร่วมกันข้อยกเว้นการเขียนโปรแกรมทั่วไปและคุณลักษณะเฉพาะ C ++ อื่น ๆ ฉันชอบ C ++ 11 เพราะฉันพบว่าบิตที่ดีนั้นได้รับการสนับสนุนในทุกแพลตฟอร์มที่ฉันสนใจ Visual Studio 2013 มีจำนวนมากของคุณสมบัติหลักภาษาและการใช้งานห้องสมุดพร้อมที่จะไปคาดคะเนและเป็นคนที่ทำงานเกี่ยวกับการเพิ่มส่วนที่เหลือ อย่างที่คุณทราบกันดีว่าเสียงดังกราวและ GCC รองรับทั้งชุดคุณลักษณะทั้งหมดเช่นกัน

จากที่กล่าวมาเมื่อเร็ว ๆ นี้ฉันได้อ่านเกี่ยวกับกลยุทธ์ที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับการพัฒนาห้องสมุดที่ฉันคิดว่าเกี่ยวข้องโดยตรงกับการสืบค้นของคุณ บทความนี้มีชื่อว่า"รูปแบบการจัดการข้อผิดพลาด AC ที่เล่นได้ดีกับข้อยกเว้น C ++" Stefanu Du Toit อ้างถึงกลยุทธ์นี้ว่าเป็นรูปแบบ "นาฬิกาทราย" ย่อหน้าแรกของบทความ:

ฉันเขียนรหัสห้องสมุดจำนวนมากโดยใช้สิ่งที่ฉันเรียกว่ารูปแบบ "นาฬิกาทราย": ฉันติดตั้งไลบรารี (ในกรณีของฉันโดยทั่วไปใช้ C ++) ห่อไว้ใน C API ซึ่งกลายเป็นจุดเริ่มต้นเดียวกับไลบรารี จากนั้นตัด C API นั้นใน C ++ หรือภาษาอื่น ๆ เพื่อให้ได้นามธรรมที่สมบูรณ์และไวยากรณ์ที่สะดวก เมื่อพูดถึงรหัสข้ามแพลตฟอร์มดั้งเดิม C APIs ให้เสถียรภาพ ABI ที่ไม่มีใครเทียบและความสามารถในการพกพาไปยังภาษาอื่น ๆ ผ่าน FFIs ฉันยัง จำกัด API ไว้ที่ชุดย่อยของ C ที่ฉันรู้ว่าสามารถพกพาไปยัง FFIs ที่หลากหลายและป้องกันไลบรารีจากการรั่วไหลของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างข้อมูลภายใน - คาดว่าจะเพิ่มมากขึ้นในการโพสต์บล็อกในอนาคต

ตอนนี้เพื่อแก้ไขข้อกังวลหลักของคุณ: ประสิทธิภาพ

ฉันอยากจะแนะนำเช่นเดียวกับคำตอบอื่น ๆ อีกมากมายที่นี่การเขียนโค้ดในภาษาใดภาษาหนึ่งอาจใช้งานได้ดีในแง่ของประสิทธิภาพ จากมุมมองส่วนบุคคลฉันพบว่าการเขียนรหัสที่ถูกต้องใน C ++ ให้ง่ายขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติภาษา แต่ฉันคิดว่านั่นเป็นความชอบส่วนตัว ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดคอมไพเลอร์ก็ฉลาดและมีแนวโน้มที่จะเขียนโค้ดได้ดีกว่าคุณ กล่าวคือคอมไพเลอร์มีแนวโน้มที่จะเพิ่มประสิทธิภาพรหัสของคุณดีกว่าที่คุณสามารถ

ฉันรู้ว่าโปรแกรมเมอร์จำนวนมากพูดแบบนี้ แต่สิ่งแรกที่คุณควรทำคือเขียนโค้ดของคุณจากนั้นทำการโพรไฟล์และทำการออปติไมซ์ที่ profiler ของคุณแนะนำให้คุณทำ เวลาของคุณจะดีขึ้นมากเมื่อใช้คุณลักษณะการผลิตแล้วปรับให้เหมาะสมเมื่อคุณเห็นว่าคอขวดของคุณอยู่ที่ไหน

ตอนนี้เพื่อความสนุกสนานในการอ่านเกี่ยวกับคุณสมบัติและการปรับแต่งภาษาให้เหมาะกับคุณ:

std :: unique_ptr มีค่าใช้จ่ายเป็นศูนย์

constexp ช่วยให้การคำนวณเวลารวบรวม

ซีแมนทิกส์เคลื่อนที่ป้องกันวัตถุชั่วคราวที่ไม่จำเป็น

ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพระหว่าง C ++ และ C ไม่ใช่เพราะสิ่งใดในภาษาพูดอย่างเคร่งครัด แต่ในสิ่งที่คุณอยากทำ มันเหมือนบัตรเครดิตกับเงินสด มันไม่ได้ทำให้คุณใช้จ่ายมากขึ้น แต่คุณก็ทำต่อไปเว้นแต่คุณจะมีวินัยมาก

นี่คือตัวอย่างของโปรแกรมที่เขียนใน C ++ ซึ่งปรับประสิทธิภาพการทำงานอย่างจริงจังแล้ว คุณจำเป็นต้องรู้วิธีการปรับแต่งประสิทธิภาพขั้นสูงโดยไม่คำนึงถึงภาษา วิธีที่ฉันใช้เป็นการหยุดเล่นแบบสุ่มดังที่แสดงในวิดีโอนี้

สิ่งที่มีค่าใช้จ่ายสูง C ++ ดึงดูดให้คุณทำคือการจัดการหน่วยความจำมากเกินไปการเขียนโปรแกรมสไตล์การแจ้งเตือนการเชื่อถือตัวนับโปรแกรมของคุณไปยังห้องสมุดนามธรรมที่มีหลายชั้น (ตามที่ @Ian กล่าว) ซ่อนความช้าเป็นต้น

C ไม่มีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพใด ๆ เมื่อเทียบกับ C ++ หากคุณทำสิ่งเดียวกันทั้งสองภาษา คุณสามารถนำรหัส C เก่า ๆ ที่เขียนโดยโปรแกรมเมอร์ C ที่ดีมาปรับใช้ให้เป็นรหัส C ++ ที่ใช้ได้และเทียบเท่าซึ่งจะทำงานได้อย่างรวดเร็ว (เว้นแต่คุณและผู้แปลจะรู้ว่าคำหลัก "จำกัด " ทำอะไรและคุณใช้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่คนส่วนใหญ่ไม่ได้)

C ++ อาจมีประสิทธิภาพแตกต่างกันอย่างมากไม่ว่าช้าหรือเร็วขึ้นหาก (1) คุณใช้ไลบรารี C ++ มาตรฐานเพื่อทำสิ่งต่าง ๆ ที่สามารถทำได้เร็วกว่าและง่ายกว่ามากโดยไม่ต้องใช้ไลบรารีหรือ (2) ถ้าคุณใช้ไลบรารี C ++ มาตรฐาน จะทำสิ่งต่าง ๆ ได้ง่ายขึ้นและเร็วขึ้นกว่าเดิมโดยการปรับใช้ไลบรารีใน bad C. ใหม่