为什么这个 NodeJS 比原生 C 快 2 倍？

Question

为了在工作中进行演示，我想将 NodeJS 的性能与 C 进行比较。这是我写的：

Node.js (for.js)：

var d = 0.0,
    start = new Date().getTime();

for (var i = 0; i < 100000000; i++)
{
  d += i >> 1;
}

var end = new Date().getTime();

console.log(d);
console.log(end - start);

C (for.c)

#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main () {
  clock_t start = clock();

  long d = 0.0;

  for (long i = 0; i < 100000000; i++)
  {
    d += i >> 1;    
  }

  clock_t end = clock();
  clock_t elapsed = (end - start) / (CLOCKS_PER_SEC / 1000); 

  printf("%ld\n", d);
  printf("%lu\n", elapsed);
}

我使用 GCC 编译了我的 for.c 并运行它：

gcc for.c
./a.out

结果：

2499999950000000
198

然后我在 NodeJS 中试了一下：

node for.js

结果：

2499999950000000
116

经过多次运行，我发现无论如何都是如此。如果我将 for.c 切换为在循环中使用 double 而不是 long，那么 C 花费的时间会更长！

不是想发起一场激烈的战争，但为什么 Node.JS（116 毫秒）在执行相同操作时比原生 C（198 毫秒）快这么多？ Node.JS 是否应用了 GCC 没有开箱即用的优化？

编辑：

根据 cmets 的建议，我运行了 gcc -Wall -O2 for.c。结果提高到 C 需要 29 毫秒。这就引出了一个问题，为什么原生 C 设置没有像 Javascript 编译器那样优化？另外，-Wall 和 -02 在做什么。我真的很好奇这里发生了什么。

Answer 1

这就引出了一个问题，为什么原生 C 设置没有像 Javascript 编译器那样优化？

由于 C 是静态编译和链接的，因此可能需要对整个代码库进行冗长的构建步骤（我曾经在一个完全优化的构建过程中花费了将近一个小时，但否则只需 10 分钟），并且非常危险, 硬件级语言，如果你不小心对待它，会冒很多未定义行为的风险，编译器的默认设置通常不会优化到碎片，因为这是一个开发人员/调试版本，旨在帮助更快地进行调试和生产力周转。

因此，在 C 语言中，您可以在未优化但构建速度更快、更易于调试的开发人员/调试构建和非常优化、构建速度较慢、更难的构建之间获得明显的区别。调试运行非常快的生产/发布构建，编译器的默认设置通常偏爱前者。

使用 v8/NodeJS 之类的东西，您正在处理即时编译器（动态编译），它仅在运行时动态构建和优化必要的代码。最重要的是，JS 是一种更安全的语言，并且通常也为安全性而设计，不允许您使用硬件的原始位和字节。

因此，它不需要像 C/C++ 这样的原生静态编译语言的那种强大的发布/调试构建区别。但是如果你真的想的话，它也不能让你像在 C 中那样把踏板放在金属上。

许多试图对来自其他语言的 C/C++ 进行基准测试的人经常无法理解这种构建区别以及编译器/链接器优化设置的重要性，并感到困惑。如您所见，通过适当的设置，很难超越这些允许您编写真正低级代码的本机编译器和语言的性能。

Answer 2

添加注册关键字会有所帮助

#include <stdio.h>
#include <time.h>

int main () {
  register long i, d;
  clock_t start = clock();
  i = d = 0L;

  for (i = 0; i < 100000000L; i++) {
    d += i >> 1;
  }

  clock_t end = clock();
  clock_t elapsed = (end - start) / (CLOCKS_PER_SEC / 1000);

  printf("%ld\n", d);
  printf("%lu\n", elapsed);
}

并使用 C 编译器进行编译

 cc     for.c   -o for

./for ; node for.js

返回

2499999950000000
97
2499999950000000
222

Answer 3

我还进行了一些计算素数的测试，我发现 Node.js 的速度大约是 C see here 的两倍。

当您有一个非常简单的计数类型的循环时，-O2 优化有时可以将输出转换为简单的公式，甚至无需迭代循环。有关说明，请参阅Karl's Blog。如果你在例程中添加一些更复杂的东西，node.js 很可能会再次变得更快。例如，我在您的示例程序中添加了一个除数项，而 c -O2 优化不再能够将其转换为简单的公式，并且 node.js 再次变得更快。

我仍然对 node.js 如何在简单的整数计算中比 c 施法感到困惑，但到目前为止，在我所做的每一个测试中，它都更快。我还使用尚未发布的按位计算进行了一些测试，但 node.js 仍然更快。

Answer 4

node.js 和 C 的不同之处在于 node.js 解释 JavaScript，而 C 将代码编译为机器语言。因此，两者的处理方式不同。对于 node.js，您只需运行 .js 文件。 C与此有很大不同。当您使用 GCC 将代码编译为机器语言时，您必须提供编译器优化设置，即“标志”。如果您为 GCC 指定 -O3 标志，您的 node.js 程序实际上比 C 程序慢。事实上，node.js 程序花费的时间是 C 程序的两倍。您说您想了解更多关于 C 编译器如何优化代码的信息。这是一个复杂的主题/领域，我强烈建议阅读 this Wikipedia article 关于编译器优化以了解更多信息。

简而言之，您进行了不公平的比较，因为您没有优化您的 C 代码。