谈谈C的性能特点

C语言是一种命令式语言(又称强制式语言,通过指明一系列可执行的运算及运算的次序来描述计算过程的语言),生于1972年的贝尔实验室。平时我们用的大多数语言(比如,C,C++,Java,C#,Python等)都是命令式语言,与它相对的是函数式语言(functional language),如Haskell,Lisp。函数式语言更像数学,命令式语言更接近人的思维。

C语言的特性

C语言的典型特征是编译型语言(compiled language)(相对于解释型语言来说)、命令式的、人工管理内存 。对于编译型语言,程序在执行之前需要一个专门的编译过程,把程序编译成为机器语言的文件,运行时不需要重新翻译,直接运行编译的结果就行了,因此效率高。 以此相对,解释型语言程序不需要编译,程序在运行时才翻译成机器语言,每执行一次都要翻译一次,因此效率比较低。由此,当涉及到速度,内存,低层次特性(low-level features)如:移动stack pointer等常会使用C语言。

从内存的角度思考C语言,相对于其他语言,汇编语言直接操作内存;C、C++访问内存;Java,C#,Scheme/LISP,ML使用的是内存自动管理机制。 C语言通过堆(heap)和栈(stack)访问的内存,C函数将会分配到棧中,函数在被调用时进棧(pushed on to stack), 函数在返回时出棧(popefd off the stack),函数能访问当前棧顶部以下的所有内存;堆是一块儿用于动态内存分配的内存区域,可以把它想像称为一个巨大的数组 ,通过指针(pointer)来访问,如果操作系统允许,整个程序都能访问堆。C语言人工内存管理目的是允许程序能够分配内存用于当前的使用 ;当程序执行完后,能够释放内存,用于重新分配 ,C语言的标准类库中有malloc和free两个函数支持内存管理 。从内存的层面,C语言虽然使用起来更复杂些,但在可操作性上更好一些,毕竟自动内存管理,内存的释放不是立即的。

C语言比起其他的高级语言来说,更接近计算机,也就是说,它介于高级语言和汇编语言之间,通常来说比其他高级语言执行效率更高一点。当然,C语言的函数化特点(即所有C程序都是由函数构成)和灵活的语法也是吸引程序设计者的地方。

C语言的优势

C语言一共只有32个关键字,9种控制语句,程序书写形式自由,区分大小写。把高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。C语言允许直接访问物理地址,可以直接对硬件进行操作,因此它既具有高级语言的功能,又具有低级语言的许多功能,C语言可以像汇编语言一样对位、字节和地址进行操作,而这三者是计算机最基本的工作单元,可用来写系统软件,又可用来开发应用软件,已成为一种通用程序设计语言。另外C语言具有强大的图形功能,支持多种显示器和驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。

C语言的运算符包含的范围很广泛,共有34种运算符。C语言把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理。从而使C语言的运算类型极其丰富,表达式类型多样化。灵活使用各种运算符可以实现在其它高级语言中难以实现的运算。 C语言的数据类型有:整型、实型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型等。能用来实现各种复杂的数据结构的运算。并引入了指针概念,使程序效率更高。

C语言生成目标代码质量高,程序执行效率高,C语言描述问题比汇编语言迅速,工作量小、可读性好,易于调试、修改和移植,而代码质量与汇编语言相当。C语言一般只比汇编程序生成的目标代码效率低10%~20%。可移植性好,C语言在不同机器上的C编译程序,86%的代码是公共的,所以C语言的编译程序便于移植。在一个环境上用C语言编写的程序,不改动或稍加改动,就可移植到另一个完全不同的环境中运行。

当前新发明的语言Swift的比较

Swift包含了很多现代语言特性尤其是从一些脚本语言如Javascript/Ruby中汲取了营养,此外苹果发布Swift时,使用特别选用的一些例子来宣称Swift性能对于Ojbective C的大幅提升(40~50%),如复杂对象排序等。但是开发者实际测试出来的情况却相反。实际数据显示,Swift在简单循环、递增、赋值、数组扩展、字符串拼接上性能远不如Objective C。可能的一个解释是Swift使用类classes,总在执行ARC(Auto Referrence Count),而Objective C则更多使用C风格的数据类型。

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