仮想マシン言語はネイティブ言語を上回ることができるか: C と Java/C# のパフォーマンスの違いを調べる

C ネイティブ コードと Java/C# 仮想マシン: パフォーマンスの違いを理解する

Java や C# のような言語は、ネイティブ コードではなく仮想マシン上で実行されるため、C の速度に匹敵することはできません。最近の進歩により、この概念が疑問視されています。仮想マシン言語がネイティブ言語を上回るパフォーマンスを実現するにはどうすればよいですか?

JIT と静的コンパイル

ジャストインタイム (JIT) コンパイラは、バイトコードを次のように変換します。実行時のネイティブ コード。ただし、このプロセスにはコストがかかります。完全なネイティブ バイナリを生成する静的コンパイラとは異なり、JIT コンパイラはすべてのコンパイルを一度に完了できません。特定のアプリケーションでは、静的コンパイルは JIT コンパイルよりも優れたパフォーマンスを発揮します。

C メタプログラミング

C のテンプレート メタプログラミングにより、コンパイル中のコード処理が可能になり、実質的に実行時コードがゼロになります。この機能が実際のアプリケーションに及ぼす影響はまだ完全に認識されていませんが、これは注目すべき考慮事項です。

ネイティブ C のメモリ使用量

C のメモリ使用量Java/C# とは異なります。メモリへの直接ポインタ アクセスは、ガベージ コレクションや追加のランタイム処理を必要とする Java/C# オブジェクトよりもパフォーマンスに大きな利点をもたらします。さらに、 C のメモリ割り当てと RAII の制御により、メモリを大量に使用する操作の処理がより効率的になります。

C /CLI と C#/VB.NET の比較

.NET によってホストされる C 実装である C /CLI は、C ネイティブ コンパイラの高度な最適化技術の恩恵を受けます。その結果、C の戦略的なコード配置によって有効になったより積極的な JIT 最適化により、C /CLI コードは同等の C# コードよりもパフォーマンスが向上することがあります。

結論

C# と Java は開発の容易さと広範なライブラリを提供しますが、C は、特に低レイテンシやレイテンシに敏感なアプリケーションにおいて、真のパワー、究極のパフォーマンスの最適化、高度な言語機能、揺るぎない信頼性が要求される状況に優れています。

編集 (2011-06-06): C#/.NET の私の経験

5 か月にわたるプロの C# コーディング経験に基づいて、C#/Java は次のような用途に適していることがわかりました。実行可能なコードを生成しても、優れたコード品質を目指す場合は不十分です。ジェネリック、RAII、不変性の制限により、C と同じレベルの信頼性を達成することが困難になっています。

さらに、超低レイテンシを必要とする重要なサーバー側アプリケーションが C に戻ることは、C が引き続き優位であることを示しています。生のパワーと精度が不可欠な領域。

編集 (2011-06-22): サードパーティの洞察

独立した研究により、要求の厳しいアプリケーションに対する C のパフォーマンスの優位性が確認されています。ただし、これらは、 C が平均品質のコードを書くことの難しさと、高品質のコードを達成することの容易さの間のトレードオフも強調しています。

編集 (2011-09-20): Andrei Alexandrescu's視点

アンドレイ・アレクサンドルスクによるとされるハーブ・サッターの引用、下線C の逆説的な性質。 C コードを書くのは他の言語に比べて難しいですが、 C の最適化機能のおかげで、効率的なコードを書くことはそれほど困難ではありません。

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