C/Java/Python/Objective-C在OS X上的效能實驗

前幾天看到一篇介紹python的文章：如何讓python變得更快——http://www.codeproject.com/Articles/522217/Howplustoplusmakepluspythonplusfaster，這篇文章勾起了我的好奇心，同樣的演算法多種程式設計語言在Mac的OS X上跑會是個什麼情況呢？

於是寫了四種語言的斐波那契數列實現：C、Java、Python、Objective-C，而且都採用了效率最差耗時最長的遞迴實現，不使用其他資料結構或公式，這樣對比起來更容易一些，如果使用迭代方式的話，執行時間太短很難比較。

第一輪測試不做任何最佳化，第二輪分別做一些編譯和環境的調優處理，然後再看一下結果。代碼如下：

C語言，使用函數實現遞迴計算

#include <stdio.h>long fib(int n){    if (n < 2)        return n;    return fib(n - 1) + fib(n - 2);}int main() {    printf( "fib= %ld", fib(40) );    return 0;}

Java，使用靜態方法實現遞迴計算

public class fib {    public static long jfib(int n ){        if (n < 2)            return n;        return jfib(n - 1) + jfib(n - 2);    }    public static void main(String[] args) {        System.out.println( jfib( 40 ) );    }}

Python，使用函數實現遞迴計算

def fib(n):    if n < 2:        return n    return fib(n - 1) + fib(n - 2)print fib(40) 

Objective-C，使用block實現遞迴計算

#import <Foundation/Foundation.h>int main(int argc, const char * argv[]){    @autoreleasepool {                long (^__block fib)(long) = ^(long num){            if ( num < 2 )                return num;            return fib(num-1) + fib(num-2);        };                NSLog(@"Fib: %ld", fib(40) );            }    return 0;}

基本的測試環境：

C語言：i686-apple-darwin11-llvm-gcc-4.2

Java：java version "1.6.0_37"，HotSpot(TM) 64-Bit

Python：Python 2.7.2 with GCC 4.2.1

Pypy：PyPy 1.9.0 with GCC 4.2.1

Objective-C：2.0 with LLVM 4.1

 

使用time命令計算執行時間，例如time python fib.py

直接編譯啟動並執行結果還是比較讓人吃驚的：

C：1 秒

Java：0.63 秒

Python：45.79 秒

Objective-C：1.3 秒

 

結果：Java > C > Objective-C > Python

這個結果讓人感到，Java真的不慢，動態語言有點慢。

 

第二輪測試，針對C程式，使用gcc -O進行最佳化編譯；針對Python，使用pypy替換原生的python環境，針對Objective-C，設定最佳化Level為Fastest，結果如下： C：0.35 秒Java：0.63 秒Python：4.96 秒Objective-C：1.04 秒 結果：C > Java > Objective-C > Python 這個結果告訴我們，C還是最快的，pypy對python的最佳化處理還是非常明顯的。  

以上資料是在OS X平台上的、效能比例放大的測試結果，在實際應用中，如果針對不同情境採用了正確的演算法，差距就不會有這麼大，比如我們用迭代方式改寫一下python的實現，如下： 

def fib(n):    if n < 2:        return n    a1 = a2 = a3 = 1    while n>2:        n -= 1        a3=a1+a2        a1=a2        a2=a3    return a3print fib(40)

 這時無論使用Python編譯執行還是Pypy執行，基本都是0.02秒左右，沒有太大差別。以上代碼的執行結果是102334155，有興趣的可以在自己的機器上試試。聲明：1、以上代碼僅供參考娛樂，實際應用中如果使用斐波那契數列，絕對不要使用遞迴調用的方式，迭代法應該是不錯的選擇。2、資料量加大可能會有不同的結果，有興趣的可以嘗試下。 實驗完成，希望對大家有參考。