昨天的文章《用JScript.net写.net应用程序》一文写了之后，对于其运行效率问题有了一点疑问，所以需要进行以下测试，前人当然做过很多种测试，不过bigtall的测试方法有些不同。这里我采用了斐波纳契的两个算法，一个是递归实现，一个是迭代实现。采用斐波纳契的理由如下：
- 它是一个复杂度为O(2n)的算法，计算量足够大
- 相同的计算，递归和迭代的主要区别是堆栈的处理，我们也可以同时比较一下不同语言在调用函数之间的效率差别。
- 代码简单，而且算法容易理解。不同测试代码之间的差别也小，不容易起争议。
测试运行时候考虑到如下的情况：
- 第一次系统装入是从磁盘装入，而后几次则是直接从磁盘缓存装入，所每个测试连续运行4遍，第一遍时间不计入。
- 因为IO库实现效率不同，所以算法代码中不存在任何IO调用，纯计算代码。
参与比较的语言包括c，c#，标准的javascript，JScript.net，后来觉得不过瘾，把java6也加上了。加上bigtall自己写的一个计算时间的小程序和批处理，一共12段代码，表示如下：
| fibc.c | fib2c.c |
| long Fib(long n)
{
if (n <= 1) {
return n;
} else {
return Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
}
} void main()
{
int i;
for(i = 0; i < 10; i++)
Fib(30);
} | long Fib(long n)
{
int i;
long a = 0, b = 1, c=0;
if (n <= 1) {
return n;
} else {
for (i = 2; i <= n; i++) {
c = a + b;
a = b;
b = c;
}
return c;
}
} void main()
{
int i;
for(i = 0; i < 26925370; i++)
Fib(30);
} |
| fibcs.cs | fib2cs.cs |
| public class A
{
static long Fib(long n)
{
if (n <= 1) {
return n;
} else {
return Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
}
} public static void Main()
{
for(int i = 0; i < 10; i++)
Fib(30);
} } | public class A
{
static long Fib(long n)
{
int i;
long a = 0, b = 1, c=0;
if (n <= 1) {
return n;
} else {
for (i = 2; i <= n; i++) {
c = a + b;
a = b;
b = c;
}
return c;
}
} public static void Main()
{
for(int i = 0; i < 26925370; i++)
Fib(30);
} } |
| fibjava.java | fib2java.java |
| public class fibjava
{
static long Fib(long n)
{
if (n <= 1) {
return n;
} else {
return Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
}
} public static void main(String[] args)
{
for(int i = 0; i < 10; i++)
Fib(30);
} } | public class fib2java
{
static long Fib(long n)
{
int i;
long a = 0, b = 1, c=0;
if (n <= 1) {
return n;
} else {
for (i = 2; i <= n; i++) {
c = a + b;
a = b;
b = c;
}
return c;
}
} public static void main(String[] args)
{
for(int i = 0; i < 26925370; i++)
Fib(30);
} } |
| fibjs1.js | fib2js1.js |
| function Fib(n)
{
if (n <= 1) {
return n;
} else {
return Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
}
} for(var i:int = 0; i < 10; i++)
Fib(30); | function Fib(n)
{
var i;
var a = 0, b = 1, c=0;
if (n <= 1) {
return n;
} else {
for (i = 2; i <= n; i++) {
c = a + b;
a = b;
b = c;
}
return c;
}
} for(var i:int = 0; i < 26925370; i++)
Fib(30); |
| fibjs2.js | fib2js2.js |
| function Fib(n:int):int
{
if (n <= 1) {
return n;
} else {
return Fib(n - 1) + Fib(n - 2);
}
} for(var i:int = 0; i < 10; i++)
Fib(30); | function Fib(n:int):int
{
var i:int;
var a:int = 0, b:int = 1, c:int=0;
if (n <= 1) {
return n;
} else {
for (i = 2; i <= n; i++) {
c = a + b;
a = b;
b = c;
}
return c;
}
} for(var i:int = 0; i < 26925370; i++)
Fib(30); |
| ptime.cs | cp.bat |
| public class A
{
public static void Main()
{
System.Console.Write(System.DateTime.Now.Ticks);
System.Console.Write(',');
} } | @echo off
cl /O2 fibc.c
cl /O2 fib2c.c csc /o+ /debug- fibcs.cs
csc /o+ /debug- fib2cs.cs jsc /fast- /debug- fibjs1.js
jsc /fast- /debug- fib2js1.js jsc /fast+ /debug- fibjs2.js
jsc /fast+ /debug- fib2js2.js "%JAVA_HOME%\bin\javac" -g:none fibjava.java
"%JAVA_HOME%\bin\javac" -g:none fib2java.java echo 编译完成 call:run fibc
call:run fib2c
call:run fibcs
call:run fib2cs
call:run fibjs1
call:run fib2js1
call:run fibjs2
call:run fib2js2
call:run "%JAVA_HOME%\bin\java" fibjava
call:run "%JAVA_HOME%\bin\java" fib2java
echo finish! goto end
:run
echo =================================
ptime & %1 %2 & ptime & echo %1 %2 1
ptime & %1 %2 & ptime & echo %1 %2 2
ptime & %1 %2 & ptime & echo %1 %2 3
ptime & %1 %2 & ptime & echo %1 %2 4 :end |
运行测试的结果如下表格所示，表格内部蓝色的4组数据分别为1，2，3，4测试数据，黑色数据为后三组测试结果的平均数，绿色数据为相对C语言运行耗时的比例，最后一行红色纵比数字为相同语言【单次】递归和迭代算法的耗时比例。时间单位为百分之一秒：
| | C | C# | java | js | JScript.net |
递归
(10次) | 119
49
48
49 | 486
439
461
441 | 2258
520
467
464 | 75397
75327
76424
74228 | 1571
1501
1502
1499 |
| 48.67 | 447 | 483.67 | 75326.33 | 1500.67 |
| 1 | 9.18 | 9.94 | 1547.70 | 30.83 |
迭代
(26,925,370次) | 120
49
47
46 | 5261
5041
5040
5039 | 7880
7769
7762
7766 | 125786
127117
127273
127541 | 9196
9101
9086
9121 |
| 47.33 | 5040 | 7765.67 | 127310.33 | 9102.67 |
| 1 | 106.48 | 164.06 | 2689.65 | 192.31 |
| 纵比 | 0.97 | 11.28 | 16.06 | 1.69 | 6.07 |
由此，我们看出，如果横向比较，以C语言运行速度为标准，递归运算的时候，C#和java的速度都慢了将近10倍，JScript.net慢了将近31倍，js因为使用了运行时绑定，速度慢了1500倍之多；而一旦消除了函数调用，使用纯计算代码的迭代算法的运行时间上，各种语言相差更大，而且明显C#代码比java快（这里没有考虑基础类库装入的差别，因为M$对.net有预装入），最差的依然是javascript，不过看起来不带调用的后期绑定似乎更快一些。不过令人惊讶的是JScript.net的编译优化做的不错，速度算是很快了。
纵向比较之前，我们需要对算法进行一下分析，通过简单的代码，我们得知fib(30)的递归调用次数为2692537次，10次重复就是26925370次。这个就是递归和迭代算法的区别所在，但是我们把迭代的次数也设定为26925370，以消除函数调用的差别，突出代码的线性运行差别。通过对代码的分析，我们得出代码特征的统计表格：
| | 递归 | 迭代 |
| 赋值语句 | 3 | 120 |
| 变量分配 | 2 | 4 |
| 函数调用 | 2 | 0 |
| 返回 | 2 | 2 |
| 条件判断 | 1 | 30 |
| 跳转 | 1 | 30 |
| 累计 | 11 | 186 |
迭代算法和递归算法相比，明显代码量较大，其代码规模大约是递归的186/11=16.9倍。但是运行时间中除了java体现出了这一比例之外，其他都比这个比例要小。C语言甚至时间更短，如果不考虑测试误差，唯一合理的解释应该是代码优化问题，因为编译器和CPU都有优化代码的能力，但是显然无论是哪种优化，都无法跨越函数调用进行优化；C#比java要快，是不是说明C#的优化器比java要好一些呢？但是JS代码的两个比例值有点让我难住了，但是也并非不可解释，因为js代码中间可以优化的地方实在是太多太多了。
结论：
- C作为一种老牌的中高级语言，优势没得说。
- 递归少用，尤其是JavaScript，连函数调用都尽可能压缩一些。
- 本文的最主要目的，如果用JScript.net做一般应用程序，效率应该属于可以接受的范围，但是千万不要进行数值计算。
- 以前看过什么java或者C#运行效率可以达到C语言的70%之类的文章，现在看来是有水分的，如果单纯比较编译器的效率，我看差距还是明显的。看来枪手文章还是要警惕啊！
另外给各位看官提一个小小的请求，如果哪位对python，ruby，perl等熟悉的，用相同算法做一个测试如何？
本文章算法参考了浅议Fibonacci（斐波纳契）数列求解。
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2007-11-16 17:30修改迭代部分的循环次数为26925370次，重新更正相关测试的时间和部分结论。非常感谢装配脑袋的提醒。谢谢！另外对之前给大家的误导表示歉意！