圖示說明C++應(yīng)用程序存在的幾大重要元素
在C++應(yīng)用程序里不同類型數(shù)據(jù)進行混合運算時,C++編譯器會自動進行類型轉(zhuǎn)換。為了避免不同的數(shù)據(jù)類型在運算中出現(xiàn)類型問題,應(yīng)盡量使用同種類型數(shù)據(jù),不會使用可提升應(yīng)用程序性能的特殊指令。
真的是 C++應(yīng)用程序的性能就一定很差嗎?不是的。實際上在這道題中,使用的算法是非常高效的。上面的 0.001 秒和 0.062 秒已經(jīng)分別是 C/C++ 程序和 C# 程序在 Timus Online Judge 網(wǎng)站運行的最短時間了。畢竟 C# 是托管的應(yīng)用程序,要在 CLR 環(huán)境中運行,***次運行時需要進行 JIT 編譯。最小的基本開銷要比 C/C++ 應(yīng)用程序大。
接著,我們再來看看 Timus 1219. Symbolic Sequence:
這道題要求輸出滿足給定條件的一百萬個小寫拉丁字母。還是使用同樣的算法, C++應(yīng)用程序比 C#程序慢 15 倍,比 C 程序慢 64 倍。
這次,不能用最小的基本開銷來解釋了,因為這些程序運行的時間已經(jīng)不算很短了。但是,這道題還是有些特別的,它的時間主要花費在輸出大量的(一百萬個)字符上。C# 程序是調(diào)用了一百萬次 Console.Write() 方法,C++ 程序調(diào)用了一百萬次 std::cout << c 語句,C 程序調(diào)用了一百萬次 putchar() 函數(shù)。應(yīng)該是這三種方法的不同效率造成的差異。如果把本題的算法稍做修改,使 C++應(yīng)用程序只調(diào)用一次 Console.Write() 方法輸出全部一百萬個字符,則其運行時間從 0.968 秒下降到 0.093 秒。
現(xiàn)在,讓我們來看看 Timus 1152. The False Mirrors:
這道題說述消滅怪物的故事,要求計算出故事中主角受到的最小傷害。還是使用同樣的算法,我們終于看到 C# 程序和 C++ 程序的運行時間差不多了。
不過,坦白的說,實際上這道題我使用的算法不是***的。這道題***的算法使用 C++ 語言實現(xiàn),運行時間只需要 0.001 秒。我不知道該算法是什么,如有誰知道的麻煩告訴我一下。:)
由于大多數(shù) ACM 題目使用好的算法時需要的時間是很短的,所以如果用 C# 語言做題的話,基本上會發(fā)現(xiàn)比 C/C++ 語言慢很多,但是一般來說也不會超時,除非你使用的算法很差。下面就有一個例子,就是 Timus 1081. Binary Lexicographic Sequence:
這道題要求給出第 K (0 < K < 109) 個 N (0 < N < 44) 位二進制數(shù),該二進制數(shù)不得有相鄰的“1”。在 Accepted 的 C# 和 C++ 程序中,使用了時間復(fù)雜度為 O(N) 的算法。而在 Time limit exceeded 的 C++ 程序中,使用了時間復(fù)雜度約為 C++應(yīng)用程序的算法。
何況,托管應(yīng)用程序的性能在某些應(yīng)用場合實際上有可能超過非托管的應(yīng)用程序。例如,當(dāng) JIT 編譯器在運行時將 IL 代碼編譯成本地代碼時,編譯器對執(zhí)行環(huán)境的認(rèn)識比非托管編譯更加深刻。#t#
JIT 編譯器能判斷應(yīng)用程序是否運行在一個 Core 2 Duo 的 CPU 上,并生成相應(yīng)的本地代碼來利用 Core 2 Duo 支持的任何特殊指令。通常,非托管應(yīng)用程序是針對具有最小功能集合的 CPU 編譯的,不會使用可提升應(yīng)用程序性能的特殊指令。